混合动力变速箱下壳体加工辅助工艺定位的设计及改进

2018-03-06


我公司生产的混合动力变速箱壳体结构复杂、位置精度要求高,加工难度大,在生产中,位置度出现不稳定现象,工艺能力指数达不到量产要求。通过改进位置度CPK值,达到了标准要求,产品可以批量生产。


一、工艺分析

1为混合动力变速箱壳体示意图,产品毛坯为压铸成型,每个面的加工余量在0.30.5mm,孔的加工余量单边0.3mm,产品外轮廓尺寸326mm×289mm×110mmABCDEF面及面上的孔都需机加工,5个面上的孔都对基准ABCφ0.15mm的位置度要求。

1、如果使用3轴立式加工中心,机床便宜,编程、加工操作简单,但5个面需要5次定位装夹,位置度难以保证。因此使用3轴立式加工中心、逐个面加工的方法不可行。


2、使用4轴立式加工中心,按照工序集中原则,在机加工第一序中,通过一次定位装夹,可以加工ABCDEF面及ACDEF面上的孔,保证各面之间的相对位置及孔对ABC基准面的位置度,是较可行的方法。但从图1中找不到合适的定位及压紧位置,需要另想办法。


二、第一次辅助工艺定位、压紧点的设计

由于机加工第一序中,产品上没有合适的定位、压紧点,需要使用辅助工艺台,并在后续工序中去除。通过与客户协商,在不影响产品装配和外观的情况下,允许增加辅助工艺台,因此在压铸毛坯上做出辅助工艺台。如图2所示,设计4个辅助定位、压紧工艺台,保证产品加工中受力均匀、刚性足够。


夹具设计以产品毛坯外轮廓限制XY的自由度,同时限制Z轴旋转自由度,Z向移动自由度用4个工艺台的底面限制,液压夹具设计如图3所示。定位点以φ5mm平头支承产品,压紧也是以φ5mm平头压在产品上,压紧点轴线尽量与支承点轴线对齐,防止压紧变形。


结果验证:试制初期,加工了100件产品,通过三坐标全检,尺寸及位置度都合格,PPK达到了要求,初步评审工艺方案及夹具设计是合理的,可以用于批量生产。但在量产时,进行CPK分析,发现有位置度不合格现象,通过观察分析,加工后,Z向由4个定位压紧点在机加工后有弹性变形,同时由于是采用外轮廓定XY方向移动自由度,缺少防呆措施,在切削力作用下,也会产生位置漂移现象,需要改进。


三、定位、夹紧点的改进

如图4所示,为了防止定位压紧造成产品变形,影响加工后产品精度,采用Z3点形成一面的定位方式,避免了压紧变形对加工精度的影响,同时XY方向的移动及Z轴旋转,采用1个圆孔和一个腰形孔定位,符合一面两销定位要求,腰形孔与圆柱销定位,具有棱形销相同功能,定位准确,也可防止加工过程中因切削力变化产生的位置漂移,工艺台及定位孔由压铸毛坯时成型。



夹具设计如图5所示。夹具的支承柱定位点设计为钢球万向的,避免形成过定位而引起产品变形。同时,夹具定位支承柱和压板着力点轴线尽量保持同轴,防止产品因压紧产生弹性变形。


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