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名稱:傳動盤
作用:作為ZL28型高速纖維濾棒成型機組中核心部件刀盤部件中的一種關鍵零件,傳動盤的加工質量直接影響著濾棒的切割質量
加工難點:該零件為典型的薄壁、異形零件,精度要求較高,裝夾困難,零件材料為合金鋼,且材料去除率高達98%,加工過程中極易變形,零件加工精度難以保證
11月26日,通過質檢的三件傳動盤順利入庫,這標志著歷時8個月的工藝技術攻關完美收官。
傳動盤是許昌煙草機械有限責任公司ZL28型高速纖維濾棒成型機組上的一種關鍵零件。該零件多處公差要求小于0.01mm,極易變形、裝夾困難。其毛坯重量為27.5公斤,成品重量僅為3.2公斤,材料去除率達到了驚人的98%。不難想象,這個外觀像是長著兩只“耳朵”的鋼鐵盤子,其成型難度有多么大。
由于加工難度大,傳動盤的國產化進程緩慢,曾一度陷入停滯狀態。
不服輸的主管工程師王紅賓決定啃下這塊硬骨頭,于今年3月18日牽頭成立工藝攻關小組,立志完成傳動盤進口件國產化這個艱難的任務。
工藝指導生產,王紅賓從工藝優化入手,作為實戰經驗豐富的工藝設計人員。他反復研究零件結構,把準了傳動盤的“脈”——精度高、易變形、難裝夾,并“對癥下藥”:最大限度降低裝夾誤差對加工質量的影響,是工藝攻關的關鍵。
傳動盤加工工序長,有一道工序工藝規程錯誤,就會導致零件后續的加工產生報廢現象。原工藝規程的設計由于受公司當時加工設備、刀具等種種條件限制,粗加工不“粗”:該留工藝余量的工序沒有留余量,導致有公差要求的部位失去了精加工的機會;精加工不“精”:成品后有幾處公差不符合要求。
王紅賓帶領小組成員條分縷析,仔細梳理。他們把加工工序嚴格劃分為粗加工、半精加工、精加工三個階段,并重新設計細分為16道工序,詳細寫明加工順序、裝夾方式等工藝要求。僅僅是加工余量的標注,從粗加工階段的將近30處到精加工階段的8處,他們都一一設計不同的數值和位置。為了更好地防錯,他們還設計了三張工藝草圖,進一步提升工藝規程的精準有效性。
傳動盤材料去除率極大,決定了其加工既易變形又很耗時。因此,防變形、提效率和保質量一起成為零件加工的焦點和熱點。
在粗加工和半精加工階段,小組成員通過不斷摸索、試切,反復優化程序,最終用直徑50mm的刀具代替了常規使用的刀具,使加工深腔的時間由原來的五六個小時縮減至1個小時,加工效率提高了數倍。精加工兩只“耳朵”上的公差孔時,傳統的加工方式是從左到右,加工深度達165mm,不用說沒有長度符合加工要求的刀具,即使有,加工時肯定會出現振動現象,0.005mm公差的保障根本無從談起。經驗豐富的王紅賓另辟蹊徑,充分利用五軸加工機床的優勢,大膽變從左到右的一頭加工為兩頭分別加工。為了“中和”工作臺旋轉產生誤差,他在編程時采用“PLANE SPATiAL”的編程策略,利用NX CAM編程軟件的固定軸加工功能實現多軸定位加工的編程方式,根據旋轉盤零件的結構特征,把加工及編程坐標系“MCS”設在零件的旋轉軸的中心處,編程時通過“MCS”坐標系指定兩個旋轉軸,根據不同型面的需要轉到一定的角度,然后鎖緊進行加工。
正常的加工是刀具垂直下落來加工,但是傳動盤的兩只“耳朵”長,且距離遠,也就是說內腔的深度大,刀具勢必懸深長度長,其剛性隨之就變差,公差達不到精加工要求。小組成員通過UG軟件的多次模擬,利用“刀具法向矢量旋轉”的技巧,使刀具旋轉一定角度,在垂直面上用傾斜刀具加工,用更短的刀具從不同的方位去加工零件,增加刀具剛性,完美解決了刀具懸深長的致命難題,使精加工能夠順利保證平行度、垂直度、對稱度等多處公差的要求。
為了驗證加工程序的正確性,小組成員在“Vericut”加工仿真軟件中調用按生產現場的機床結構和旋轉方式建立的機床模型、建立和生產現場相一致的夾具模型、建立加工刀具、輸入數控程序,利用“Vericut”加工仿真軟件對連接盤的加工程序進行了模擬加工,在確保程序正確無誤后,傳輸至生產現場的五軸加工中心,進行連接盤的現場加工。
一般來說,工裝的結構越復雜,制作周期越長。高級工程師龐敏巧妙利用傳動盤零件已有的結構,高效快捷地設計出了車削、磨削的工裝,有效解決了兩道重要工序的裝夾難題,大大提升了加工效率。
在精加工環節,機加車間加工中心操作工技師寇向磊、高坤小心翼翼,盡量減小零件在加工過程中的變形。數控磨床工詹擁軍盯著千分表在機床前一趴就是一個多小時,把零件公差校正校平在0.01mm之內。五軸加工中心操作工高級技師朱潤濤,拋開傳統的使用基礎板裝夾定位的方式,自制精密平板來裝夾定位,確保了零件最后精加工道序的加工質量。
傳動盤工藝攻關成功,大大縮短了生產周期,零件的成本降低了93.85%,進一步推動了公司進口件國產化工作。
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