接头零件工艺方案的优化与改进

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编者按

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图1为接头零件结构，材料为30CrMnSiA高强度合金钢，热处理后抗拉强度 ＝（1175±100）MPa，多用于飞机、导弹上的主要受力零部件。从结构上看，接头零件的前、后、左、右、上和下各面（以 A ～ F  表示）均有一定的加工内容，需要多工位反复加工。另外，该零件尺寸精度等级最高为IT8级。

1）由于受来料自由锻毛坯尺寸限制，实际工艺编排中，并没有多余的区域设置工艺孔及装夹孔，也没有足够的区域放置压板，故初始工艺方案采用虎钳进行定位、装夹，以满足加工需求。在实际生产中的确成功加工出了几批零件，然而在加工过程中，一直存在辅助装夹时间长，线切割等主要工序加工效率低，在线测量难度大，极易产生错误的测量结果等问题，致使零件批量生产报废率高，表面质量不好。

2）零件6个面均有加工要求，通过多工位虎钳装夹加工的方式，势必造成定位误差的累积，导致零件各相关联的尺寸难以保证。通常，想要一次性装夹零件并加工多个工位，原则上会采用五轴数控机床，但考虑到公司五轴机床的产能制约，暂定采用三轴多工位加工方案，在加工过程中需要反复进行基准校正，并增加一定的防差错手段（例如增加半精加工程序，加工完毕后根据实测值调整）。

方案一工艺流程为：加工基准面→三轴粗、精加工 A  面→三轴粗、精加工 B  面→三轴粗加工 C  面→三轴粗加工 D  面→三轴粗加工 E  面→三轴粗加工 F  面→热处理→三轴精加工 E  面→三轴精加工 F  面→三轴精加工 C  面→三轴精加工 D  面→铣削→钳加工→半成品检验。

方案一主要采用三轴数控多工位加工方式，摆脱了初始方案中线切割和磨床的低效加工。考虑到零件加工中途需要进行热处理，一般热处理后零件或多或少都会产生一些应力变形，因此在工艺安排上需要考虑上述因素对后续加工的影响。

综上，方案一将零件的加工流程大致划分为：一般尺寸的粗、精加工到位，粗加工精密尺寸部位，热处理，精加工精密尺寸部位等几个主要的加工阶段，并合理安排每阶段的加工余量和工序内容。

方案二工艺流程为：加工基准面→三轴粗、精加工 A ～ D  面→三轴粗加工 E  面→三轴粗加工 F  面→热处理→三轴精加工 E  面→三轴精加工 F  面→三轴精加工 C  面→三轴精加工 D  面→铣削→钳加工→半成品检验。

在方案一的基础上，方案二主要设计并投入使用一套工装夹具来减少装夹次数，从而降低人为因素对零件精度的影响，同时缩短人工辅助装夹时间，以达到提高零件质量和加工效率的目的。通过分析零件结构特点，将方案一中三轴数控粗、精加工 A ～ D  面的内容整合成一道工序，此时采用一套可以旋转360°的侧装卡盘，即可实现一次装夹加工4个工位面的目的，而后续工序则继续沿用方案一的工艺流程。可旋转卡盘及零件的装夹如图2所示。

两种工艺改进方案加工的零件一次交检合格率及典型尺寸合格情况对比见表1。按流水形式作业，每道工序安排一台数控机床，两种方案数控加工时间对比见表2。

实践表明，工艺改进方案二非常适合接头类零 件的批量加工，可大幅提高产品质量和加工效率， 零件的典型尺寸得到保证，批量生产合格率基本达 到100%，节点交付周期明显缩短，达到了改进目 的。该方案同样可以借鉴应用于其他需要多工位、 多面加工的零件。

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