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整体舱段壳体的工艺设计与加工(二)

2017/8/28    来源:互联网    作者:吴国君  王国忠  王强      
关键字:整体舱段  工艺设计  加工  
以某一整体舱段壳体加工为例,通过对整体舱段壳体的结构及材料加工性能的分析,合理编制整体舱段壳体加工工艺流程,对加工过程中变形等质量问题产生的原因及加工难点进行研究,采取合理的工艺措施,成功解决了整体舱段壳体加工的一系列技术难题。

    6 加工过程质量控制

    6.1 立式车削过程控制

    立式车削是加工舱段壳体主要的加工方法之一,共有5道工序。立式车削工序除第l道荒年工序是为了把锻造毛坯加工成符合零件形状的规则形状外,其它的几道工序都是加工端面或舱段圆锥面外形,上道工序加工端面一般作为下道工序加工的定位基准。端面的平面度要求对其它工序定位是否准确至关重要,直接影响到整体舱段壳体的加工精度;锥面外形的圆度是否符合工艺要求,对数控卧式车削内形时找正影响很大。为确保立式车削加工的准确性与可靠性,需要对立式车削舱段时的装夹、定位进行控制,同时,为减轻加工变形,应合理选择切削参数。

    6.1.1 装夹

    对大型零件进行加工,首先要解决的问题是零件的装夹。解决装夹是加工舱段壳体荒车工序的首要任务,由于在零件毛坯状态,零件形状不太规则,加工余量大,加工毛坯表面有氧化皮,使得车削切削阻力增大,在荒车时必须用大的夹紧力夹紧,随机床带来的卡盘爪,夹紧力大,宜用于舱段壳体荒车和粗车阶段的装夹;在半精车和精车阶段,夹紧力过大或夹紧方法不当会引起舱段壳体的变形,影响零件的加工精度,用卡盘爪夹舱段外圆或撑舱体内孔都会严重影响舱体的圆度,在半精车或精车阶段合适的装夹方式是:用普通压板在舱段外侧减轻槽内或舱体内形凸上,对称将舱体压紧在工作台上加工,由于半精车与精车阶段夹紧力不能过大,为防止零件在加工过程中转动,应在适当位置增加防转挡块。

    6.1.2 定位

    在立式车床上对零件的定位,就是如何选取零件定位基准面,通常主要以端面定位和内外圆定中心轴线,所选取的定位基准必须保证定位精度和定位稳定性,减少由于定位引起的制造误差,减少零件的变形和保证操作安全。整体舱段壳体在立式车床上加工下道工序的定位基准面A面(见图4)时,不宜在立车上以另一端面B面定位直接加工下道工序的定位端面A面,而应先加工B面后,再以B面定位,加工下道工序基准面A面,作为后续工序定位面的A面应反复牟削,松开压板反复检测A面的平面度,直到符合工艺要求为止。另外,以舱段壳体端面定位在机床工作台面时,应先将零件毛刺打净,并在工作台面上来回推动研合几次,以防尘屑等杂物夹入定位端面而影响加工精度。

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    图4 舱段壳体立车定位图

    6.1.3 切削参数

    切削参数选择得合适与否,不仅对舱体加工变形至关重要,同时,对加工的可靠性、安全性也有着重要的影响。舱体属大型零件,零件较重,在加工过程中,无论粗加工或精加工机床转数都不宜过高,在精加工阶段时,切削深度不宜太大,加工舱段壳体端面时的几组经验切削参数见表1。

    表1 立车加工舱段壳体端面经验切削参数表

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    6.2 数控卧式车削过程控制

    数控卧式车削是加工整体舱段壳体的主要加工方法之一,舱体内外形均由数控卧式车削加工而成。壁厚尺寸靠数控车直接保证,保证壁厚符合设计图纸尺寸要求是加工整体舱段壳体的第一大难点。对数控卧式车削的全过程控制是非常必要的,控制的重点应有侧重,主要对舱段的装夹、校正、编程、检测进行控制。

    6.2.1 校正

    校正也叫找正,即使零件中心与工作台旋转中心相重合。校正,可以使加工余量均匀,在半精加工与精加工阶段,由于余量小,动刀NI前校正必须准确。校正的工作是在零件尚未完全夹紧和定位状态下进行的,由于舱体较重,校正时必须借受行车吊钩虚挂,防止舱体掉落,避免发生安全事故。一边校正,一边调整夹紧机构夹紧力的大小。最后在夹紧状态下,再复查校正位置的正确性,并检查零件经夹紧后的变形程度。在粗加工与半精加工时,由于零件在加工阶段变形,零件内外圆圆度不好,甚至呈椭圆状,很难准确找正,在这种情况下则按最大与最小直径尺寸取四点决定圆的中心,在最后精车内形时,为保证壁厚尺寸,壁厚偏差为±0.2mm,车加工前的校正外圆圆度必须在0.Imm以内。校正的大致步骤是:将百分表及表架安装在刀架上,将表的触头接触壳体表面,缓慢将零件旋转,找正。

    6.2.2 合理编程

    车削的几何形状一般较简单,相应程序的编制也较简单。车削程序编制得合理与否,关键看运用循环指令时的走刀次数、切削过程中的切削用量选择得是否合适,整体舱段的几次半精车每次需切除的余量为2mm,半精车分3次走刀为宜,前两次吃刀深度均为0.9mm,最后一次精车走刀量为0.2mm;最后一道精车工序,需切除余量为0.2mm,加工程序分三次走刀为宜,第一次走刀吃刀量为0.]Smm,第二次走刀吃刀量为0.05mm,第三次走刀吃刀量为0ram,程序空走,可以提高内形表面的粗糙度。

    6.2.3 刀杆的制作

    在数控卧式车床上加工舱段壳体内形时,由于壳体较高,没有现成的刀杆可用,必须制作专用的刀杆。由于受舱段内结构形状所限,舱体内形需要调头加工,这样可以把刀杆做得相对较短,同样尺寸直径中较短的刀杆相比较长的刀杆,强度及刚性会相对较好。

    6.2.4 测量

    零件越大,其测量工作越困难,原因足:测量误差大而不容易量得实测精度,测量工具笨重,操作不方便。整体舱段两端面内圆直径可用规格为1500mm游标卡尺检测,壁厚尺寸的检测足整体舱段检测的难点,可以用壁厚测量仪测量。壁厚测量仪测量壁厚前,可在壳体外表面纵横50mm划出网络(见图5),逐点检测出车削时的壁厚,做好记录,进行埘比分析,及时发现壁厚尺寸保证情况。一旦发现壁厚尺寸不在工艺受控范围之内,便要对舱体进行反复校正,直到符合要求,该工作应安排在精车前的半精车和精车前进行,零件加工成形后壁厚的检测也可按该办法进行。

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    图5 壳体展开图

责任编辑:张纯子
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