阅读提示
刀盘电机座是ZJ118型卷接机组的关键零件,作为电机安装支座,保障刀盘电机能够高精度地安装在产品设计位置。由于该零件加工工序多,桥型结构加工易变形,加工精度要求特别高,所以废品率高达80%左右。为此,常德烟机公司进行了一系列攻关,破解了加工难题。
11月6日,周六,常德烟草机械有限责任公司金工车间一派热火朝天的景象。车间立式加工中心附近,一支由工程师、技术员、高级技师、操作工以及检验人员组成的十余人团队正围着五件刀盘电机座查看。
“这批五件1ABQ52100100刀盘电机座尺寸精度完全符合设计要求,全部合格!”过了一会儿,检验员周工放下手中的检测仪,大声宣布道。
“啪啪啪……”不知由谁带头,周围的人不由自主集体鼓起了掌。通过近一年时间的努力,异型加工零件刀盘电机座加工中心半精加工工艺基准面平面度超差的加工难题终于被攻克了。回想起一年来,为解决这一困扰生产的难题所做的点点滴滴,金工车间工艺技术员张超龙百感交集。
刀盘电机座工艺流程主要由机钳划线初定位、零件时效处理去应力、机床粗精加工等工序组成。由于工序多,加工周期长,且零件本身的桥型结构复杂,易变形。零件在经过加工中心加工后的位置尺寸超差和基准面平面度经常性超差,合格品率仅有20%左右。
仅有20%合格品率显然是达不到零件加工质量要求的。为此,常德烟机公司组建了以张超龙为带头人,由工程师、操作工及检验人员参与的QC小组,进行技术攻关,彻底解决这一难题。
小组成员首先采用调查分析、现场试验验证、现场调查测试等方法,把可能导致问题的原因进行逐一排查。在排除操作者技能经验不足、铣削参数不合理、机床选择不合理、加工过程中温度变化大等原因后,他们找了四条导致问题症结的要因:装夹方式不合理,检测方法不合理,工艺不合理,加工程序不合理。
针对问题症结,小组成员分工合作,一一采取了相应的改进措施。
在改进装夹方式时,小组成员发现操作人员通常使用普通扳手进行零件精加工夹紧,依靠手感控制夹紧力大小,这使零件变形幅度差大于0.06mm。为降低变形量,小组成员在电机座模型中导入CAE模块,进行静态分析,找出零件受力时位移较小的部分,最大程度降低因装夹产生的弹性变形。然后,使用扭力扳手压紧工件,经多次试验对比,确定了多次加工的最佳压紧力:粗加工时为160N.M、半精加工时为140N.M、精加工时为100N.M。装夹时,工件放置在垫块上,让开加工位置,在完成所有无公差要素加工后,将压板卸力后重新压紧,在此过程中使用两个千分表检测两A基准面的变形量,保证变形量小于0.02mm。新装夹方案及扭力扳手的使用,能有效减小装夹变形,基面变形小于0.02mm,符合改进目标。
在改进检测方法时,小组成员发现,同一个零件,在使用三坐标进行测量时,取点数和取点位置不同的情况下,检测结果也不同,且结果波动均超过0.02mm。为保证精确测量,他们制作了检测工装,模拟装配关系。电机座需要与主电机支座的弧形凸起配合使用,于是他们使用量具钢,将小段圆弧凸台放大成一个整圆弧,检测时通过检测整圆弧的中心位置,反推圆弧槽的中心,确保无论如何改变三坐标拾取点的数量,检测结果变化范围均小于0.01mm。
在优化制作工艺时,小组成员先进行了试验:把产生较大加工应力的工序集中加工后,进行去应力处理,再重新校正装夹加工零件到尺寸。结果显示,基准面平面度变化值大于0.02mm。于是,他们将之前繁琐的加工工序改为“粗加工→人工时效→精加工”的标准流程,并根据电机座桥型结构特点,将精加工工序与扭力扳手装夹结合,控制了基面变形,变形量小于0.01mm,符合改进目标。
在优化加工程序时,小组成员发现电机座原先采用的是手工编程,加工路径单一,走刀轨迹粗放,容易产生振纹,进而导致加工变形。他们试验改用计算机辅助编程,优化加工程序,采用滚动切入法,同时在转换路径时增加圆弧过渡,减少切削冲击。对两种程序加工结果发现,平面度变化大于0.01mm。优化后的加工程序以“小切深、快进给”为原则,采用动态铣削方式,保证切削阻力恒定,最大程度减少切削变形。小组成员进行模拟加工和试切,发现重复加工时间减少约10%,试切后表面质量满足要求,基面A变形小于0.02mm,圆弧中心尺寸误差小于0.02mm,符合改进目标。
一系列实施完成后,小组进行了总体效果检查:对一批五件电机座进行加工,并将相关尺寸记录后发现,零件的基准面平面度、位置尺寸、基本尺寸都符合要求,合格率达到百分之百,三坐标检测出来的各项数据也都符合要求。
对比活动前,该零件整个机械加工时间由45小时缩短为40小时,保证了原有的加工效率,而加工合格品率由20%提高至100%,创造了约36万元的经济效益。
新意盎然——安徽中烟在新质生产力实践中的探索与成果