閥體加工工藝的改進 - 副本

閥體是閥門機械產(chǎn)品的主要零部件，一般起到承受介質(zhì)壓力的作用。閥體零件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其毛坯一般通過鑄造形成，材料一般為鑄鐵和鑄鋼，少數(shù)為不銹鋼材質(zhì)。本文所介紹的某公司閥體材質(zhì)是鑄鐵，通過介紹閥體在立式加工中心上的加工工序及夾具，引出在實際加工中出現(xiàn)的閥體上的孔相對于中心基準(zhǔn)位置度超差的問題，為了彌補V形塊會產(chǎn)生定位誤差的缺陷，通過調(diào)整工藝路線來巧妙地解決這個問題。1閥體原始工藝路線圖1所示為某公司閥體零件，材料為HT250。技術(shù)要求為：①鑄件應(yīng)符合GB/T12229―2005的規(guī)定。②鑄件須經(jīng)退火處理。③未注鑄造圓角R3～R5mm。④未注公差的加工尺寸按GB1804―79規(guī)定的H14（h14）js15。⑤閥座堆E410，回火后硬度33～38HRC，加工后厚度≥2mm。⑥鑄字按50J41H-160-01a/A。

圖1中φ88H7、φ110H7孔、φ205h8和φ215h8外圓的精度比較高，是該零件的重要尺寸。該公司采用一臺臥式車床、一臺立式車床和一臺立式加工中心（配第四軸轉(zhuǎn)臺及圓盤尾座）進行加工。

圖1閥體零件

零件機加工工藝路線為：用臥式車床分別粗、精車φ215mm外圓及端面→粗、精鏜φ88H7內(nèi)孔→調(diào)頭粗、精車φ215mm外圓及端面→粗、精鏜φ88H7內(nèi)孔。換立式車床粗、精車φ205h8外圓及端面→粗、精鏜φ110H7孔→粗、精車φ53mm孔上端面→鏜φ53mm孔和φ50mm孔。換立式加工中心，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至90°鉆φ215mm外圓端面上的φ25mm孔留余量→鏜φ25mm孔→轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至0°鉆φ205mm外圓端面上的φ22mm孔留余量→鏜φ22mm孔→轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至-90°鉆φ215mm外圓端面上的φ25mm孔留余量→鏜φ25mm孔。2立式加工中心夾具方案立式加工中心機床上主要加工3個外圓端面上的孔。為了提高加工效率，機床配置第四軸轉(zhuǎn)臺及圓盤尾座，這樣就可以實現(xiàn)一次裝夾完成孔的加工。定位基準(zhǔn)選擇φ215mm的外圓中心，用V形塊定位外圓面限制工件4個自由度；另外一個定位基準(zhǔn)選擇φ205mm外圓中心，也是用V形塊定位外圓面限制工件2個自由度。這樣工件的6個自由度就全都被限制了。夾具如圖2所示，夾具的壓緊點選在外圓面上。

圖2夾具1-夾具底座

2-調(diào)節(jié)支撐釘（2個）

3-短內(nèi)六角螺釘（6個）

4-非標(biāo)支架

5-平壓板B加長款（2個）

6-帶肩六角螺母及雙頭螺栓（2對）

7-固定V形塊

8-短定位銷（4個）

9-非標(biāo)支座

10-長定位銷（4個）

11-V形塊（2個）

12-長內(nèi)六角圓柱頭螺釘（4個）

13-內(nèi)六角壓緊螺釘

3加工誤差原因分析用圖2所示夾具在配有第四軸轉(zhuǎn)臺及尾座的立式加工中心上加工，加工完成后檢測，出現(xiàn)孔的位置度超差的問題。此前加工中心通過了JB/T8771.7―1998標(biāo)準(zhǔn)試料驗收要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試料的精度來看，零件圖上孔的位置度是可以達到要求的。問題可能出在夾具上。夾具的定位誤差分為基準(zhǔn)移動誤差和基準(zhǔn)不重合誤差。分析閥體原始加工工藝路線可知，車削φ215mm外圓及φ88mm內(nèi)孔的基準(zhǔn)是采用互為基準(zhǔn)原則加工，都是以外圓中心為基準(zhǔn)，車削φ205h8采用特殊夾具，也是以外圓中心為基準(zhǔn)進行車削。在立式加工中心機床上也是圍繞著外圓中心為基準(zhǔn)進行加工，根據(jù)圖樣分析來看，設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)始終是重合的，所以不存在基準(zhǔn)不重合誤差。立式加工中心機床上的夾具定位元件為V形塊，V形塊定位通常會有基準(zhǔn)移動誤差，計算公式為ΔY＝δd/[2sin（α/2）]，其中ΔY為基準(zhǔn)移動誤差（見圖3），δd為工件外圓直徑公差，α為V形塊兩個限位面的夾角。

圖3基準(zhǔn)移動誤差示意

本文所選V形塊夾角為90°，外圓直徑公差為0.072mm，可得出基準(zhǔn)移動誤差為0.051mm，而圖樣上要求的位置度公差值為0.05mm，顯而易見定位誤差已經(jīng)超過位置度公差，這是不能滿足加工要求的，可以判斷位置度超差與V形塊定位誤差有關(guān)。

4解決方案位置度和垂直度超差的原因已經(jīng)找到，此時有3種解決方案。1）方案1：更改夾具定位元件。3個外圓面采用平面定位方式，這樣可以減少基準(zhǔn)移動誤差，但是治標(biāo)不治本，不能很好地解決位置度超差問題。2）方案2：增加工序，將φ205h8、φ215h8外圓直徑精車至φ205h6、φ215h6精度，可將基準(zhǔn)移動誤差降至0.02mm，這樣可以對位置度誤差影響大大減小，和方案1比起來要好一些。缺點是對車床加工精度要求高一些，降低了加工效率，增加了制造成本，而且從量產(chǎn)的角度看，很難保證這個精度，方案很“雞肋”。3）方案3：更改閥體整體工藝路線。圖樣上的設(shè)計基準(zhǔn)都是內(nèi)孔中心，在立加工序鉆孔前增加精鏜內(nèi)孔工序，用來重新校正因V形塊定位造成的基準(zhǔn)移動誤差，同時取消所有車床上精鏜內(nèi)孔的工序，這樣原來的工藝路線就變?yōu)椋河门P式車床先分別粗、精車φ215mm外圓及端面→粗、精鏜φ88H7內(nèi)孔→調(diào)頭粗、精車φ215mm外圓及端面→粗鏜φ88H7內(nèi)孔。換立式車床粗、精車φ205h8外圓及端面→粗鏜φ110H7孔→粗車φ53mm孔上端面→鏜φ53mm孔和φ50mm孔。換立式加工中心，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至90°精鏜φ88H7內(nèi)孔→鉆φ215mm外圓端面上的φ25mm孔留余量→鏜φ25mm孔→轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至0°精鏜φ110H7孔→精銑φ53mm孔上端面→鉆φ205mm外圓端面上的φ22mm孔留余量→鏜φ22mm孔→轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至-90°精鏜φ88H7內(nèi)孔→鉆φ215mm外圓端面上的φ25mm孔留余量→鏜φ25mm孔。這樣就可以將基準(zhǔn)移動誤差的影響降低至零。位置度和垂直度全都靠機床的精度保證。減少兩把精車內(nèi)孔的車刀，增加了兩把鏜刀和一把立銑刀，所增加的刀具成本還算能夠接受，生產(chǎn)效率幾乎沒什么變化，不影響產(chǎn)能，是一個可行的方案。

最終決定選用方案3來解決孔位置度超差問題。5結(jié)語綜上所述，可知用V形塊定位是有誤差的，因此在精加工過程中重新校正了定