連接盤類零件高精度加工提質增效問題的協同創新技術*

劉 超 姜薇薇 秦瑞軍

(內蒙古第一機械集團有限公司，內蒙古 包頭 014030)

目前，國內機械行業零件大批量生產加工中，還是以單機單件、流水線加工方案為主，注重工序流程的整合，特殊材料刀具使用還不夠廣泛，在合理利用機床加工空間、最大化機床加工能力方面考慮還不夠周全。該連接盤類零件，以適應大批量生產形勢在多方面優化、創新的工藝技術案例值得推廣和借鑒，具有一定的示范和推動作用。

1 連接盤類零件孔系的加工工藝現狀

連接盤類零件孔系的加工需要配備多規格的刀具，加工中需要多次更換刀具，需采用相應刀具進行鉆孔、擴孔、鉸孔、劃沉孔、劃倒角等工步的加工，生產效率低；零件外形加工要素相對位置對稱，銑削位置加工余量大，單件零件加工耗時長，不利于批量生產加工；對于接盤類零件的外圓，為保證粗糙度要求，零件需進行精車、磨內孔(用于磨外圓時安裝心軸)、磨外圓、拋光等工序，需要多次裝夾、多次轉運、多設備加工才能完成，工藝流程長，制約了零件生產效率，不能滿足大批量生產形勢要求。

2 連接盤批量加工工藝創新要求

連接盤是傳動部件常用傳遞動力的典型零件，其基數較大。形狀及結構類似，端面具有多數量和多規格的孔系，用于安裝相應規格螺栓進行連接，孔系要求進行孔口倒角及沉孔的加工；根據裝配和使用要求，零件外形為避免干涉，需要進行加工；且連接盤類零件的外圓在使用過程中起密封作用，粗糙度要求0.4，以保證零件的密封效果，零件簡圖如圖1所示。

圖1 零件簡圖

為滿足批量加工的生產要求，需對零件工藝技術方案進行創新優化，縮短零件的加工周期，在生產能力不變的情況下，最大化資源利用率，保障批量生產任務順利完成。

3 加工思路及方法

通過分析連接盤類零件結構特征和加工精度要求，梳理零件孔系規格，設計復合刀具，盡可能將多工步的加工內容復合在一把刀具上，減少刀具使用數量；綜合考慮機床的加工空間、零件尺寸、加工要素、刀具路徑等方面因素，設計專用夾具，一次加工多件，一次走刀完成多項外形要素的加工，使加工效率得到成倍提升；根據零件高精度外圓尺寸、粗糙度及裝配要求，嘗試利用特殊材料刀具及外圓微變形擠壓成型技術進行加工，提高和穩定外圓加工精度，保證零件的加工要求，替代原精車、磨內孔、磨外圓的加工流程，加工效率和加工質量實現同步提升。

3.1 設計多孔系復合刀具實現一鉆多孔徑的工藝加工方法

基于對零件孔系規格、結構的梳理，整合加工刀具尺寸規格，對刀具進行優化，將鉆孔、劃沉孔、劃倒角等刀具結合成復合加工刀具，實現1把刀具實現多加工要素的加工，設計階梯合金鉆頭，配合鉸刀進行孔系的加工，保證各孔系結構及精度要求，階梯合金鉆頭加工孔系如圖2所示。

圖2 階梯合金鉆頭加工孔系

3.2 利用成組多件對稱加工方法進行加工

分析零件外形加工要素，利用成組多件對稱加工方法進行加工。根據連接盤類零件加工設備空間尺寸，加工要素位置，綜合考慮加工時走刀路線及使用刀具尺寸，設計專用夾具，進行流程優化，合并加工工步，實現兩次走刀路徑完成三件零件加工，零件成組對稱加工可以平衡刀具切削力，增強刀具耐用性，加工中可選用較高的切削參數，進一步提高加工效率，將機床使用率最大化。成組加工夾具及加工示意圖如圖3所示。

圖3 成組加工夾具加工示意圖

3.3 數控車床一次裝夾加工方法

設計數控車床一次裝夾實現車、磨、拋光工序加工的表面微變形擠壓成型工藝加工方法。根據零件外圓加工精度、表面粗糙度要求，優化刀具方案，使用全新材質刀具，選用適合的切削參數，優化零件加工余量，以表面微變形加工方法代替原車削、磨削、拋光等的傳統加工手段，減少零件裝夾次數和定位基準的裝換，保證重要加工要素基準一致性，在工序流程、加工效率和加工質量都得到進一步優化。新型擠壓加工刀具如圖4所示。

圖4 刀具結構示意圖

連接盤類零件外圓經過新方法的加工，圖紙要求外圓粗糙度Ra0.4，表面微變形加工方法的外圓粗糙度可穩定達到Ra0.2，同時提高了零件外圓強度，增強了零件使用性能，質量更加穩定。

4 推廣性及經濟效益

連接盤類零件批量加工工藝技術方法的研究思路，同樣可適用于外形結構、加工要素類似的其他類型零件；通過復合刀具的使用，實現多要素一次加工；設計專用夾具，合理的零件定位關系，配合相應的數控加工程序，實現一機多件加工；再通過新工藝、新技術、新材料的引進，改善零件加工效率的同時，保證零件的生產質量。

經過多方面創新優化，復合刀具加工提高孔系加工效率1.8倍，夾具一次多件加工提升加工效率4倍效率，擠壓成型加工方法較原加工方法(磨削外圓、內孔及拋光)單個零件提高效率700% 。

通過對連接盤類零件批量生產形勢分析，研究適應生產形勢的工藝技術方案，通過對工序流程、工裝夾具、切削刀具、切削參數的優化，達到滿足生產要求的目標，并將成果經驗擴展到類似批量生產的零件加工工藝技術方案中，解決由于零件從單件小批量加工到大批量加工的生產模式調整所帶來的生產周期長，效率低等問題，滿足產品訂單增加所帶來的生產要求。