解决高精度转盘底座形位公差超差问题

■沈阳第一机床厂 （辽宁 110023）

王铁军 何 松

1. 转盘底座结构

我厂承担的SUC8149和 SUC8149d系列产品，是根据汽车行业的发展需要开发的一种高效、高精度曲轴专用数控加工机床。该机床上的转盘底座与转盘滑动接触非常频繁，故要求其表面淬火。根据机床结构要求，该工件的各项精度要求都非常严格。由于其淬火面积很大，容易变形，加工难度很高，一直被列为该产品关键零件。该工件装配后使用方式如图1所示。下面将详细剖析切削变形产生的成因及解决办法，并从工艺优化方面予以重点介绍。

2. 加工过程中出现的问题

SUC8149d//22011L及SUC8149//2211-1//转盘底座（见图2），C面平面度、C对A的平行度图样要求0.02mm，实测0.08～0.15mm；把压板面及齿条面与C面的平行度图样要求0.03mm，实测0.06～0.12mm；A面平面度图样要求0.01mm，实测0.05mm。

加工难度及出现的问题：①由于该种零件R920mm尺寸大，壁薄容易变形，加工难度高。②零件精磨后淬火层不匀，周围部分无淬火硬度。③把压板面及齿条面与C面（转盘上平面）的平行度超差，只能在全序完成后返修保证，零件C面尺寸大，一经走序加工及运输，就会出现变形，精度超差。

图1 工件装配后使用方式图

3. 原因分析

采用因果图的方法对形位公差质量问题进行分析，经现场调查、数据统计找出超差的主要原因在于人员、设备、加工工艺、材料和测量等因素（见图3）。

具体原因如下：①加工工艺不完善，粗、精磨在一起加工，淬火变形问题没考虑周全。该种零件C面需要大面积的中频淬火，由于C面面积过大，在淬火后经检测表面凹陷的程度比较大，一般在3～3.5mm左右，C面的平面度图样要求0.02mm，需要磨下去所有的变形量以保证其技术要求。但是一般HT300的中频淬火层在3.5～4mm之间，磨削量过大，淬火硬度就会消失，中频淬火也就失去了意义。而且要用磨削的方法去掉这么大的余量。②加工机床设备本身精度超差，不能满足图样要求，设备温度不恒定。③HT材料时效时间短，零件内部的残余应力未消除，零件产生变形。④新员工多，技术水平差。⑤检测平台精度超差。

4. 采取的措施

图2 SUC8149//2211-1//转盘底座

图 3

采取的主要措施有：①改进加工工艺，合理调整工序，增加仿形工序。②检修加工设备，使设备达到使用精度标准。③粗加工后注意运输、时效时间，消除残余应力，防止变形。④对操作者进行技术培训，提高加工技术水平。⑤重新调整平台精度。

5. 措施的实施

对 SUC8149//2211-1零件进行试验，具体实施过程如下：由检查员负责对各形位公差的检验，找出凹陷规律。所得数据进行比较，作为工艺改进淬火变形加工量依据。

检查员对 SUC8149//2211-1零件5次检测的结果如附表所示。

根据检验所得数据进行工艺优化如下。

（1）第1次工艺改进：①根据检验数据在淬火前进行仿形加工，技术要求中间凸起0.8mm，然后用立车的合金刀切削去掉大部分的变形量，最后粗磨。原粗磨时C面留量，A、B面精磨至尺寸，改为粗磨序C面见平，保证平面度0.05mm。精磨时以C面为基准，精磨A、B面达到图样要求，再精磨C面至尺寸。②为解决压板面及齿条面变形的问题，决定在加工该面时由原工艺要求先精车到尺寸再精磨C面，改为留量半精车，精磨C面后再精车来保证精度要求。③原精车204mm/154mm环形槽及130mm尺寸改为半精车、留量。精磨前加工40m m×17m m尺寸梯形槽。原42mm尺寸开口槽在淬火及粗磨前加工改为淬火粗磨后进行加工。原钻攻17个M12―H6孔在精磨前改为精磨后，以防止工件变形。④保证人工时效时间，消除残余应力，防止变形。

（2）第2 次工艺改进：①根据工艺改进后试验结果不理想，仿形序中凸起量过小。由原0.8mm改进为凸起2.0mm。②检验发现精磨前加工40mm×17mm尺寸T形槽会导致变形。把T形槽加工序调改在精磨前消除部分变形问题。原钻攻17个M12―H6孔在精磨前及先精车后再加工螺纹孔，检验发现精车后导致齿条面变形。为防止齿条面变形，工艺改为先加工螺纹孔再精车。

5次检验结果表

此外，加工前检修加工设备，使设备达到使用精度标准，保证加工件精度。保证自然时效时间，消除残余应力，防止变形。召集运输、加工此件的相关操作者进行培训，并明确质量责任。培训主要讲解运输过程中的注意事项及各关键加工工序的装卡方法等，显著提高了操作者操作水平。

经过两次工艺改进后，该两种零件各项精度符合要求，工艺优化十分成功。

6. 结语

实践验证了对于一些特殊零件，在热处理工序转换过程中有较大量形变的情况下，可以根据其形变方式及形变量采用仿形加工，减少加工余量及加工时间。在保证零件质量的前提下，最大限度地提高了生产效率，降低了加工成本。

[1] 刘胜永，万晓航，董兆伟. 切削中残余应力释放对工件加工变形的影响[J]. 煤矿机械，2007（2）：110-112

[2] 孙建英. 高速切削加工表面残余

应力研究与控制[J]. 内蒙古科技与经济，2009（8）：111-112