生產(chǎn)實(shí)踐中，許多零件是由多個(gè)部分組焊，再經(jīng)機(jī)械加工而成，而這些零件組焊后往往形狀不規(guī)則，在實(shí)際加工中會(huì)出現(xiàn)定位基準(zhǔn)不易確定，找正、裝夾困難的情況。
蓄能器本體就是一種典型的組焊異形零件。本文通過(guò)分析該產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)及加工難點(diǎn)，制定加工工藝流程，確定加工方案，通過(guò)加工順序和工藝流程的優(yōu)化、生產(chǎn)設(shè)備的合理選用、加工工序的對(duì)比、工裝的設(shè)計(jì)以及加工中工裝設(shè)計(jì)的改進(jìn)，達(dá)到一次性保證零部件所有加工要素、尺寸精度和幾何公差的要求。
通過(guò)上述建立的滲流計(jì)算網(wǎng)格模型、定義的滲流計(jì)算參數(shù)以及設(shè)置的初始條件和邊界條件，計(jì)算得出各工況的滑坡地下水浸潤(rùn)線，見(jiàn)圖8和圖9。
（1）零件結(jié)構(gòu)。蓄能器本體由導(dǎo)向筒、左支撐板、右支撐板和支耳4部分組焊而成，其外形與飛機(jī)相似，如圖1所示。
圖1 蓄能器本體結(jié)構(gòu)
底部支耳為“前輪”，左、右支撐板為兩“側(cè)翼”，中間導(dǎo)向筒回轉(zhuǎn)部分為“機(jī)身”。導(dǎo)向筒為臺(tái)階式薄壁空心桿，長(zhǎng)度150mm，外圓直徑40mm，內(nèi)孔直徑34mm。左、右支撐板分別焊接在導(dǎo)向筒兩側(cè)且間距尺寸為120mm，支耳焊接在導(dǎo)向筒回轉(zhuǎn)體正中間。
（2）加工難點(diǎn)。蓄能器本體為手工組焊件，焊接過(guò)程中各組件定位偏差較大，焊后存在焊接變形，且該件組焊完成后需進(jìn)行表面噴砂處理，噴砂處理后產(chǎn)品表面粗糙度增大，導(dǎo)致機(jī)械加工過(guò)程中出現(xiàn)定位基準(zhǔn)不易確定、找正和裝夾困難的問(wèn)題，很難保證尺寸加工精度和幾何公差要求。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，如圖1所示，在回轉(zhuǎn)體0°、90°和180°方向分別都有加工要素，其中在支耳方向加工要素居多，且關(guān)鍵尺寸較為集中，因此將支耳設(shè)為0°方向。導(dǎo)向筒回轉(zhuǎn)部分180°方向設(shè)計(jì)有長(zhǎng)51mm、寬12mm槽，支耳處加工通槽寬為4+0.075 +0.035mm，在保留焊縫的前提下加工完成支耳外形，保證支耳厚度為12mm，并制成孔φ8+0.015 +0 mm和2-M2螺紋通孔，保證孔φ8+0.015 +0 mm、支耳通槽寬為4+0.075 +0.035m m且對(duì)稱度為0.02mm；在90°方向支耳側(cè)面進(jìn)行孔φ5+0.012 +0 mm加工，并確保與孔φ8+0.015 +0mm尺寸26±0.1mm和導(dǎo)向筒中心位置32m m，并在左、右斜板處加工制成4-M5、4-φ12mm孔，保證相關(guān)位置尺寸65.5mm、45mm和45mm。
根據(jù)地震資料，通過(guò)反演提取出各項(xiàng)屬性進(jìn)行分析。由于反演存在多解性，所以需要鄰井資料加以約束。由于傳統(tǒng)流程成像能力不足，對(duì)復(fù)雜地表?xiàng)l件、干擾類型多樣、速度變化劇烈的區(qū)域，信息搜集效果有限。采取的措施是增加對(duì)井信息的搜集，同時(shí)對(duì)構(gòu)造質(zhì)控等進(jìn)行融合精細(xì)處理，對(duì)多方面的資料進(jìn)行反復(fù)論證，這樣可以有效地進(jìn)行參數(shù)處理和方案選取，實(shí)現(xiàn)資料品質(zhì)的提升。根據(jù)淺水流砂體的地球物理屬性特征，結(jié)合區(qū)域內(nèi)鉆井?dāng)?shù)據(jù)的約束，可以識(shí)別并預(yù)測(cè)潛在淺水流砂體的分布特征。預(yù)測(cè)方式示意圖見(jiàn)圖2。
由于該零件支耳、孔φ8+0.015 +0 mm、2-M2螺紋通孔要與杠桿、鎖軸、鎖軸銷和銷軸組裝后進(jìn)行靈活可靠運(yùn)動(dòng)，要求無(wú)卡滯現(xiàn)象，如圖2所示，所以圖1中支耳外形12mm、槽4+0.075 +0.035mm、φ8+0.015 +0 mm和2-M2螺紋通孔、支耳側(cè)面孔φ5+0.012 +0 mm成為該產(chǎn)品的加工難點(diǎn)。
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圖2 蓄能器裝配示意
1.鎖軸銷 2.鎖軸 3.杠桿 4.銷軸
因該零件在回轉(zhuǎn)體多個(gè)方向有加工要素，且加工要素分散在4個(gè)組焊件中，必須合理安排加工流程，結(jié)合實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)和該產(chǎn)品復(fù)雜結(jié)構(gòu)，確定加工工藝流程。
（1）加工順序。0°方向?yàn)榈?加工點(diǎn)（加工支耳厚度12mm、支耳通槽寬4+0.075+0.035mm、制成孔φ8+0.015 +0 mm和2-M2螺紋通孔、制成左和右斜板處4-M5孔以及4-φ12mm孔），90°方向?yàn)榈?加工點(diǎn)（加工支耳側(cè)面孔φ5+0.012 +0m m，并確保與孔φ8+0.015 +0 mm、尺寸26±0.1mm和導(dǎo)向筒中心位置32m m尺寸要求），180°方向?yàn)榈?加工點(diǎn)（長(zhǎng)51mm、寬12mm環(huán)形槽）。
（2）加工方案。加工方案1：選用三軸立式加工中心，使用通用夾具平口鉗作為夾具進(jìn)行定位裝夾，按上述加工順序進(jìn)行加工。用平口鉗夾緊兩端面，并在左、右斜板下端放置兩個(gè)千斤頂作為輔助支撐進(jìn)行加工。該種加工方案在實(shí)施后，其0°方向的多個(gè)關(guān)鍵加工要素?zé)o法保證尺寸精度及幾何公差要求，導(dǎo)致與之配合的其他零部件無(wú)法正常使用，同時(shí)工步分散加工，需要多次找正、裝夾零件，輔助時(shí)間浪費(fèi)多、沒(méi)有遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，造成產(chǎn)品報(bào)廢率較高，所以該方案不可行。
加工方案2：數(shù)控加工中心本身是一種功能較全的數(shù)控機(jī)床，它可以把銑削、鏜削、鉆削和攻螺紋等加工集中在一臺(tái)設(shè)備上，一次裝夾可以實(shí)現(xiàn)多工序集中加工，減少多次裝夾帶來(lái)的誤差，利用加工中心“多工序集中”的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合加工方案1的經(jīng)驗(yàn)和方法改變加工思路，將數(shù)控“柔性化”思想引用到實(shí)際生產(chǎn)中。本加工方案選用立式四軸加工中心，制作臺(tái)階式心軸，利用上道工序已加工完成的導(dǎo)向筒內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，采用“一夾一頂法”，并在左、右支撐板下用千斤頂做輔助支撐，增強(qiáng)剛性，保證進(jìn)行一次裝夾滿足回轉(zhuǎn)部分所有加工要素，該加工方法裝夾次數(shù)少，更有利于保證各表面間的位置精度，能夠極大地減少輔助時(shí)間的浪費(fèi)，從而大幅提高生產(chǎn)效率。
（1）工裝設(shè)計(jì)。結(jié)合零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制作臺(tái)階式心軸，如圖3所示。該工裝包括夾緊部分、定位部分、配合部分、鎖緊部分及頂尖輔助部分。該工裝在制作時(shí)需保證一次加工完成，因?yàn)榱慵M焊、外形噴砂過(guò)后本身沒(méi)有基準(zhǔn)，工裝做好后，將零件與工裝配合裝夾好，要在工裝上作為Y方向的基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行對(duì)刀。該工裝在車削過(guò)程中圓柱度、同軸度需保證在0.02mm以內(nèi)，其尺寸精度與零件導(dǎo)向筒內(nèi)孔尺寸控制在間隙配合為最佳，表面粗糙度值控制在Ra＝3.2μm以下。
圖3 臺(tái)階式心軸示意
（2）工裝使用中的改良。在該加工方案實(shí)施后，滿足了加工要素的要求，尺寸精度和幾何公差得到了有效保證，但在批量加工中，由于0°方向2-M2螺紋孔、φ8+0.015 +0 mm孔和180°方向長(zhǎng)51mm、寬12mm的環(huán)形槽為通孔、通槽，所以在加工時(shí)會(huì)切削到工裝表面，這樣極大地?fù)p壞了工裝的剛性、使用壽命，同時(shí)導(dǎo)致其表面粗糙度增大，產(chǎn)生毛刺，在與導(dǎo)向筒配合時(shí)嚴(yán)重劃傷導(dǎo)向筒內(nèi)孔，工裝在使用中報(bào)廢率增大，需要一直重復(fù)制作工裝，極大地增加了工作量。所以在加工完第一件零件后，在工裝的定位部分銑削一個(gè)90°定位面，如圖4所示，將此平面作為90°方向的基準(zhǔn)，在每次裝夾時(shí)用彎尺靠平該基準(zhǔn)面，工裝便可以避免零件在加工中出現(xiàn)圓周方向不同程度的切削損壞，達(dá)到重復(fù)使用的效果。
圖4 心軸改進(jìn)示意
綜合上述兩種加工方案的實(shí)施和對(duì)比，采用方案一時(shí)工步分散加工需要多次找正、裝夾零件，輔助時(shí)間多、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，50件產(chǎn)品需要6個(gè)工作日來(lái)完成，且報(bào)廢率高達(dá)60%。采用方案二時(shí)使用心軸工裝進(jìn)行“一夾一頂”法加工，一次裝夾滿足所有加工要素的要求，裝夾次數(shù)少、能夠極大地減少輔助時(shí)間的浪費(fèi)，從而更有利于保證各表面間的位置精度，50件產(chǎn)品需要3個(gè)工作日完成，生產(chǎn)效率提高50%，產(chǎn)品合格率高達(dá)100%。
本文針對(duì)異形管類組焊零件的特殊形狀和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在加工時(shí)裝夾和找正難度大，無(wú)法滿足高精度、高質(zhì)量設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)心軸工裝，有效地解決了實(shí)際加工中的生產(chǎn)瓶頸，產(chǎn)品質(zhì)量有效提高，生產(chǎn)效率大幅提升。同時(shí)，該心軸為類似產(chǎn)品的加工尋找了有效的加工思路，成為四軸加工中心“一夾一頂”法的重要工裝。