板簧后支架试制工艺的研究

作者:陕西重型汽车有限公司 唐钰 杨宁波 郭娜 张育材 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-10-25
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板簧后支架是重型载货汽车上的一种关键零部件,其结构形式多样,通过对板簧后支架试制工艺进行研究,可对其试制加工过程进行精准控制,为同类零件的加工提供技术参考。

零件介绍
图1为一种重型载货汽车的板簧后支架,该种板簧后支架的加工难点在于A—A剖视图左端φ和φE圆台的加工工艺方法的选择。
作为试制零件的加工,安排加工工序的原则是在保证产品质量的基础上,选用通用的加工设备和加工方法,尽可能地节约加工成本,提高加工效率。

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初始加工方案阐述
按照以往零部件的试制加工经验,制定的加工步骤为:
(1)以A—A断面图L2左端毛坯面为基准,铣L2右端面见光,注意图样上未要求加工该平面,工艺增加这一步是为了作为后续加工的工艺基准;
(2)以A—A断面图加工的L2右端面为基准,铣L3左端面,保证尺寸L3;
(3)装夹L3两端面,铣L1开档成形,保证尺寸L2~L5和L1;
(4)使用数显卧式镗床,钻4×φA孔,钻、镗φ同轴孔,保证与A基准面的同轴度为φ0.05,保证孔距尺寸L6、L7和L8。以A-A剖视图L2尺寸右端面为基准,找正φ同轴孔中心,使用数控铣床铣左端φ和φE圆台及L2尺寸,保证尺寸L2和L4,保证外圆台面与φ孔中心同轴。钻φB孔,保证尺寸L9和L10,孔口倒角1×45°;
(5)锪平4×φD阶梯孔,保证厚度δ。
加工后发现此种加工方法存在两个难题:①上述铣削加工时,需要找正φ同轴孔中心,每件产品需要单独采用百分表找正,加工难度大,效率低;②在数铣上铣削左端φ和φE圆台及L2尺寸左端面时,加工效率较低。
因此,采用通用的加工方法虽然能够加工出合格的产品,但是加工效率低,需要进行改进。改进的难点就在于如何自动找正φ同轴孔中心,提高φ和φE圆台及L2尺寸左端面的加工效率。首选方案是把圆形台阶面放在车床上进行加工。因此,首要的问题是解决零件的装夹方式。

装夹方式的确定
为了保证板簧后支架上φ和φE圆台与φ同轴孔同轴,须将φ同轴孔作为定位基准,因此采用台阶销进行定位装夹。定位轴如图2所示。压紧时采用压紧螺母,如图3所示。

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定位轴设计过程要注意三点,首先,板簧后支架图纸未标注φ外圆与φ孔的同轴度要求,因此按国家标准未注公差的12级同轴度精度φ0.4执行,为了尽可能地减少由于装夹导致的误差,应将外圆的公差控制在φ,确保在安装过程存在一定的间隙量,便于定位轴能够通过φ孔,粗糙度控制在Ra1.6以内。其次,设置中心孔是为了使定位轴在车床上装夹时具有更好的稳定性,该处中心孔采用B型,B型中心孔有120°的保护圆锥体,中心孔不易损伤破坏,能够提高装夹精度,可以多次装夹使用。最后,定位轴φ外圆的长度不能大于L3,否则压紧螺母将无法压到工件端面,故φ外圆的长度设置为L3 -10。
加工时将定位轴安装在三爪卡盘上,将工件安装在定位轴上,采用压紧螺母压紧工件,顶尖顶紧定位轴上中心孔。在加工过程我们发现工件与定位轴出现旋转,需控制加工过程中工件与定位轴间的相对运动。故在定位轴上增加限位装置。带限位的定位轴如图4所示。
将φ15 mm的圆柱焊接在定位轴上作为工件的限位。定位轴和压紧螺母实物如图5所示,零件的装夹状态如图6所示。

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改进后加工过程阐述
经分析需要将数控铣床加工工序调整至普通车床加工,将定位轴安装在车床的三爪卡盘上,将工件穿过定位轴用压紧螺母压紧工件端面,将尾座上的顶尖顶在定位轴的中心孔上。开动车床,车床主轴旋转,待工件转动至限位位置,不再发生相对转动时,便可以车削φ和φE圆台及L2尺寸左端面,加工过程如图7所示。加工完成后,对工件进行测量,工件的尺寸完全满足图纸要求,产品合格。

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结语
通过制作定位轴和压紧螺母,将加工过程由数控铣床调整至普通车床加工,不但提高了工件的加工效率,保证了产品质量,而且降低了工件工时成本,有利于后续的小批量加工,为同类零件的加工提供了参考依据。   

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