提高沖焊橋殼機械加工精度方法的探討

王向陽，郭海霞

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

提高沖焊橋殼機械加工精度方法的探討

王向陽，郭海霞

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

通過在橋殼的機械加工過程中，導致的工藝系統誤差、系統受力變形誤差、系統熱變形誤差、工件內應力所引起的誤差的方法探討，從而掌握其變化的基本規律，采取相應的措施減少加工誤差，提高加工精度。

沖焊橋殼；機械加工精度；工藝系統；變形誤差

CLC NO.:U466Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-79-03

前言

機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數與理想幾何參數的符合程度。任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，只要加工誤差在在零件圖要求的公差范圍內，就認為達到了加工精度。

橋殼是一個載體，車橋上所有部件都要裝到橋殼上。除此之外，橋殼的另一個功能就是承受載荷，它不但要承受整車的整備質量，還要承受車輛運行中的向前向后運動所產生的載荷。橋殼的第三個功能是與車架連接，也就是懸掛。因要承受多種載荷，所以對橋殼的剛性、耐疲勞性都有很高的要求和明確的指標。

沖焊橋殼是由一種由板料沖壓拼焊成型的橋殼，其制造工序復雜，且熱加工與冷加工參差，工序轉換間由于基準的變換以及內應力等多種因素，加工精度比較難保證，下面我就沖焊橋殼的機械加工精度的保證談一下個人觀點。

機械加工過程中，橋殼零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置關系的形成，歸結到一點，就是取決于橋殼和刀具之間在切削運動過程中的相互位置發生變化而產生的，而橋殼和刀具，又安裝在夾具和機床上，并受到夾具和機床的約束。因此，在機械加工時，機床、夾具、刀具和橋殼就構成一個完整的工藝系統。（如附圖1所示）

根據誤差的性質可分為工藝系統的幾何誤差、工藝系統受力變形引起的誤差、工藝系統受熱變形引起的誤差和工件內應力所引起的誤差四個方面。

1、工藝系統的幾何誤差

工藝系統的幾何誤差包括加工原理誤差，機床的幾何誤差，調整誤差，刀具和夾具的制造誤差，橋殼、刀具和夾具的安裝誤差以及工藝系統磨損所引起的誤差等。

①、加工原理誤差是由于采用了近似的切削刃輪廓或近似的成形運動等進行加工而產生的誤差，機床的幾何誤差主要由主軸回轉誤差、導軌導向誤差及傳動鏈誤差組成。

②、主軸回轉誤差是指主軸實際回轉軸線相對于理想回轉軸線的“漂移”。（如附圖2所示）主要是主軸部件的制造誤差、裝配誤差及受力和受熱后的變形造成的誤差。

③、傳動鏈誤差是指內聯系傳動鏈中首、末兩端傳動件之間相對運動的誤差。傳動鏈誤差破壞了傳動鏈中首、末兩端傳動件之間的嚴格傳動比要求。（如附圖3所示）傳動鏈誤差是由傳動鏈中各傳動件的制造誤差、裝配誤差和加工過程中力和熱產生的變形以及磨損引起的。

④、此外，刀具的制造、安裝、調整及換刀誤差對加工精度的影響因刀具種類不同而不同。夾具的制造誤差，零件的加工和裝配誤差。這些誤差對被加工零件的精度影響較大。夾具的磨損也會造成工件的相互位置誤差等。

2、工藝系統受力變形引起的誤差

機械加工工藝系統在切削過程中，會受到切削力、傳動力、慣性力、夾緊力及重力等的作用而產生變形，從而破壞刀具和橋殼之間已調整好的正確位置關系，也就是切削力的作用點位置發生變化，使工件產生加工誤差。

①、橋殼工件剛度：工藝系統受力變形是指彈性變形，其抵抗彈性變形的能力與自身的剛度有很大關系。工藝系統中如果橋殼工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，橋殼工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學的有關公式估算。沖焊橋殼的大面厚度12mm，切削范圍φ 440mm，自身剛性差，加工過程中彈性變形很大，所以在夾具設計時要特別注意在工藝系統的受力變形的方向加上輔助支撐的布置。（如附圖4所示）

②、切削力的變化也會引起加工誤差。被加工表面的幾何形狀誤差或材料的硬度都會引起工藝系統切削力大小的變化。高速旋轉的零部件的不平衡將產生離心力不斷地改變方向，它在切削點法線方向的分力大小的變化，也會引起工藝系統的受力變形并產生誤差。

3、工藝系統熱變形引起的誤差

工藝系統在各種熱源的影響下，常發生復雜的變形，它破壞了工件與切削刃相對位置的準確性，從而產生加工誤差。引起工藝系統受熱變形的“熱源”大體分為兩類：內部熱源和外部熱源。內部熱源主要是指切削熱和摩擦熱。外部熱源主要是環境溫度變化和輻射熱，但其只對精密工件的加工影響很大。

4、工件內應力所引起的誤差

內應力是指在外部載荷去除后，仍殘存在工件內部的應力，也稱殘余應力。具有殘余應力的零件處于一種不穩定的相對平衡狀態，它可以保持形狀精度的暫時穩定，一旦外界條件產生變化，零件內部的暫時平衡就會被打破而進行重新分布，零件將產生相應的變形，降低原來的精度。在橋殼焊接和熱處理過程中，由于工件各部分熱脹冷縮不均勻以及金相組織變化引起的體積改變，使工件內部產生相當大的殘余應力。具有這種內應力的工件，內應力暫時處于相對平衡狀態，變形緩慢，但當切去一層金屬后，就打破了這種平衡，

內應力重新分布，工件就明顯出現變形，因而就產生內應力并造成加工后工件的變形。

5、降低加工誤差的措施

針對影響橋殼機械加工精度因素的分析，在技術上提出降低機械加工誤差一些措施。

①、減少工藝系統幾何誤差的主要措施。設計與制造高精度的主軸部件，采用高精度的滾動軸承或高精度的多油楔動壓軸承和靜壓軸承；采用相應的裝配和調整措施，可使主軸的回轉精度高于主軸部件的制造精度；減少傳動件的數量，縮短傳動鏈，以減少誤差來源；采用降速傳動，減少傳動誤差；提高傳動元件，尤其是末端傳動元件的加工精度和裝配精度；采用傳動誤差校正裝置（如機床的校正機構）以及傳動誤差自動補償功能等；在設計和制造夾具時，凡影響零件加工精度的尺寸都應嚴格控制；夾具的磨損，尤其是定位元件和導向元件的磨損會造成工件的相互位置誤差。這些都取決于工藝技術人員在設備選型和工裝設計制造時的嚴格控制。

②、減少工藝系統受力變形的主要措施是提高接觸剛度，常用的方法是改善工藝系統主要零件接觸面的配合質量。當工件剛度較差時，應采用合理的裝夾和加工方法來提高工件的剛度。合理安裝工件，減少夾緊變形。

③、減少工藝系統熱變形的主要措施。減少熱源發熱和隔離熱源及控制環境溫度。減少切削熱或磨削熱、機床各運動副的摩擦熱，分離和隔離熱源。加強散熱能力。可采用有效的冷卻措施，均衡溫度場。當機床零部件溫升均勻時，機床本身就呈現一種熱穩定狀態，從而使機床產生不影響加工精度的均勻熱變形。保持工藝系統的熱平衡。由熱變形規律可知，機床剛開始運轉的一段時間內（預熱期），溫升較快、熱變形大。當達到熱平衡后，熱變形逐漸趨于穩定。

④、減少或消除內應力的措施。橋殼加工時，應將粗、精加工分開在不同的工序進行，使粗加工后有一定的間隔時間讓內應力重新分布，以減少對精加工的影響。切削時應注意減小切削力，進行多次進給，以避免工件變形。橋殼的粗、精加工在一個工序中完成時，應在粗加工后松開工件，讓其自由變形，然后再用較小的夾緊力夾緊工件后進行精加工。

6、結束語

總之，為達到機械加工過程穩定地加工出符合設計精度要求的零件這一機械加工追求的目標。我們在了解了加工精度的影響因素后，在掌握降低加工誤差方法的同時，并選用合適在切削參數進行加工，均能使加工精度得到較大幅度的提高，從而降低誤差，保證零件的加工質量。

表2 不同坡度發動機制動和液力緩速器適應的穩定車速范圍

結合以上對不同持續制動裝置的制動特性分析可知:單獨使用任意一種持續制動裝置時，其制動范圍都存在制動速度盲區，比如液力緩速器和壓縮釋放式發動機制動分別工作時存在安全下坡“速度盲區”，如表2所示為不同坡度發動機制動和液力緩速器適應的穩定車速范圍[5]。

因此采用持續制動裝置聯合作用的制動策略可以有效提高持續制動裝置的制動效能。例如采用泄氣式發動機制動和液力緩速器聯合作用的制動方式，泄氣式發動機制動低速性能好液力緩速器高速性能好，將泄氣式發動機制動和液力緩速器聯合起來，將能夠保證車輛在高速和低速時的下坡安全。

4、結論

通過分析行車制動系統在山區公路長大下坡路段制動效能的不適應性，本文提出持續制動裝置的必要性，同時對出目前幾種持續制動裝置的特性進行分析，總結得出持續制動裝置聯合作用可以消除其單獨使用時的“車速盲區”，獲取較好持續制動效能，從而提高車輛的長大下坡路段的行車安全性。

[1] 余強.汽車下坡持續制動性能研究[D]. 西安：長安大學，2000.

[2] 荊崇波,胡紀濱. 車用液力減速器制動性能試驗研究[J]. 試驗測試。2005（12）：27-32.

[3] 狄振華.Jacobs 發動機制動性能試驗研究[D]. 西安：長安大學，2009.

[4] KraftfahrtechnischesTaschenbuch(26Auflage)[M]. Robert Bosch GmbH.北京：北京理工大學出版社，2011：909～914.

[5] 王恒凱.商用車輛持續制動裝置對我國山區高速公路適應性研究[D]. 西安：長安大學，2012.

The Analysis of Improving the punching-welding bridge housing machining accuracy method

Wang Xiangyang, Guo Haixia
（Shaanxi Hande axle Co.,Ltd., Shaanxi Xi’an 710201）

Through the bridge shell machining process, the process caused by system error, the force deformation error of the system, system thermal deformation error, error of workpiece caused by the internal stress of method, so as to master the basic law of the change, take appropriate measures to reduce machining error, and improve the machining accuracy.

Punching-welding bridge housing; Machining precision; Process system; Deformation error

U466

A

1671-7988(2014)07-79-03

王向陽，就職于陜西漢德車橋有限公司。