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大連船用柴油機有限公司

叢林 劉勝  王晨宇 邢福地 姜世鋒

摘要：本文聚焦異形法蘭加工，深入剖析其加工工藝中質(zhì)量管控的關(guān)鍵要點。針對異形法蘭加工難點，闡述從刀具選擇、測量方法、工裝設計到編程加工等環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控措施，結(jié)合實際效果驗證，凸顯質(zhì)量管控對提升加工質(zhì)量和效率的重要意義，提出的質(zhì)量管控策略與措施，有效的提高了異形法蘭的加工質(zhì)量和加工效率，為復雜異形零件加工的質(zhì)量管控提供借鑒。

關(guān)鍵詞：異形法蘭；質(zhì)量管控；加工工藝；精度控制

一、引言

大連船柴機械加工制造部以加工制作大型低速船用柴油機的機座、機架及大型運動部件為主，屬于小批量流水化作業(yè)。與此同時，兼顧其他多種經(jīng)營項目。其中，異形法蘭即為公司承接的臨時性多種經(jīng)營項目。

異形法蘭加工圖見圖一，該異形法蘭在大型容器中扮演著關(guān)鍵的密封和緊固角色，其加工質(zhì)量直接關(guān)乎設備的安全穩(wěn)定運行。然而，首次加工的異形法蘭復雜的結(jié)構(gòu)帶來諸多加工難題，如密封槽加工精度難以保證、弧形面與曲線倒角加工易出現(xiàn)干涉等，這些問題對加工質(zhì)量管控提出了嚴峻挑戰(zhàn)。因此，探索有效的質(zhì)量管控策略，確保異形法蘭加工質(zhì)量符合高標準要求，成為大連船柴亟待解決的重要課題。

圖一 異形法蘭加工圖

二、異形法蘭加工難點及對質(zhì)量的影響

（一）密封槽加工難點與質(zhì)量隱患

異形法蘭一側(cè)端面的環(huán)形密封槽是其關(guān)鍵特征之一，尺寸精度要求極高，寬度與深度公差僅為0.05mm，加工精度直接影響法蘭的密封性能。在加工過程中，因為刀具選擇不當，切削參數(shù)不合理等因素都會導致振刀現(xiàn)象頻發(fā)。振刀產(chǎn)生的不穩(wěn)定切削力，不僅加劇刀具磨損，使加工成本增加，還會大幅增大加工表面粗糙度，嚴重時導致工件尺寸超差，直接造成工件報廢，極大地影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。此外，密封槽寬度測量難度大，使用內(nèi)側(cè)千分尺測量時，測量頭的圓柱體結(jié)構(gòu)以及測量時稍有傾斜就會產(chǎn)生測量誤差，難以精準把控密封槽的寬度尺寸，給質(zhì)量控制帶來不確定性。

（二）弧形面與曲線倒角加工難點及質(zhì)量風險

異形法蘭的弧形面與曲線倒角設計，使得普通工裝夾具在加工時極易與刀具產(chǎn)生干涉。以臥式加工中心為例，加工凹弧形面和曲線倒角需多次裝夾和更換銑頭，這一過程不僅繁瑣，而且每次裝夾找正設零點都會引入誤差，難以保證加工精度的準確性和一致性，最終導致弧形面與曲線倒角的加工質(zhì)量參差不齊，影響法蘭與其他部件的連接可靠性和密封性。

三、質(zhì)量管控策略與措施

（一）工藝路線設計

針對異形法蘭的加工難點，制定合理的工藝路線是確保加工質(zhì)量的關(guān)鍵。根據(jù)圖紙技術(shù)要求和毛坯狀態(tài)，本著先粗加工后精加工，保證尺寸精度和表面質(zhì)量；先內(nèi)孔加工后外圓加工，避免加工過程中的變形和干涉；先加工基準后加工其它，為后續(xù)加工提供基準，保證加工精度的原則，制定合理的工藝路線，見表一。

表一  工藝路線設計

（二）刀具與切削參數(shù)的優(yōu)化選擇

刀具的選擇和切削參數(shù)的設定對異形法蘭的加工質(zhì)量具有重要影響。針對密封槽加工振刀問題，選用新型的端面環(huán)形槽加工刀具，見圖二。該刀具獨特的刃口形狀和大前角設計，能有效降低切削力，減少振刀現(xiàn)象。刀片采用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金涂層，具備高耐磨性和切削性能，保障了刀具在長時間加工過程中的穩(wěn)定性。同時，優(yōu)化切削參數(shù)，采用小進給量小切削深度的加工方式，并配合微乳化切削液冷卻潤滑，降低刀具與工件間的摩擦和切削溫度，從源頭上控制加工質(zhì)量，確保密封槽的表面質(zhì)量和尺寸精度。

圖二  新型的端面環(huán)形槽加工刀具

（二）精確測量方法的運用

密封槽的尺寸精度是異形法蘭加工過程中的重要指標之一，為提高密封槽寬度測量的準確性，采用內(nèi)側(cè)千分尺和圓柱通止規(guī)配合測量的方法內(nèi)測千分尺與圓柱通止規(guī)見圖三。圓柱通止規(guī)通規(guī)端和止規(guī)端尺寸依據(jù)密封槽寬度公差精心設計，通規(guī)端尺寸比公差下差大0.01mm，止規(guī)端尺寸比公差上差小0.01mm 。在加工過程中，分階段進行測量，先用內(nèi)側(cè)千分尺粗測，接近成品時，在不同位置均勻選取多個測量點進行精測。只有當圓柱測量規(guī)的通規(guī)端能順利通過成品槽且止規(guī)端不入時，再用內(nèi)測千分尺測量具體數(shù)值，以此保證密封槽寬度公差合格且控制在中值左右，實現(xiàn)對密封槽尺寸的精準控制。

     圖三  內(nèi)測千分尺與圓柱通止規(guī)

（三）專用工裝的設計與應用

為解決弧形面與曲線倒角加工中的干涉問題，設計專用裝夾工裝，見圖四。該工裝利用異形法蘭環(huán)形密封槽端面上的螺紋孔作為定位和夾緊的連接孔，通過精確加工定位銷孔和螺栓孔，確保定位銷與銷孔、螺紋底孔的間隙以及螺栓孔與緊固螺栓的間隙符合精度要求。工裝底面與安裝面的垂直度小于0.02mm，保證了工裝在使用過程中的穩(wěn)定性。裝夾時，嚴格按照規(guī)范步驟操作，實現(xiàn)工件的精確定位和夾緊，有效提高了異形法蘭的裝夾效率、加工精度以及檢測精度和質(zhì)量，為后續(xù)加工提供可靠的基礎保障。  

圖四  異形法蘭專用裝夾工裝

（四）加工編程與工藝優(yōu)化

在加工弧形面與曲線倒角時，為提高工藝系統(tǒng)剛性，減小主軸懸伸長度，將專用裝夾工裝放置在工作臺前端最右側(cè)處夾緊工件。采用R參數(shù)賦值與條件語句相結(jié)合的宏程序編程方法加工凹弧形面，通過優(yōu)化刀具路徑，減少刀具空運行時間，提高加工效率。在加工過程中，嚴格按照編程設定的參數(shù)和步驟進行操作，確?；⌒蚊媾c曲線倒角的加工精度，實現(xiàn)一次裝夾完成加工，減少裝夾誤差對質(zhì)量的影響。宏程序結(jié)構(gòu)如下：

N10 ROT Z90

N20 G54 G0 G40 X=0 Y=-1055+100+40

N30 W0 Z400

N40 M3 S400 F1000

N50 Z0

N60 R1=2

N70 AA1:R2=SQRT(POT(484/2)-POT(ABS(484/2-R1)))

N80 R3=(R2*(1055-100))/1055

N90 R4=SQRT(POT(1055-100))/1055

N100 G0 Z=R1

N110 X=-R3

N120 Y=-1055+100+40

N130 G01 Y=-R4

N140 G03 X=R3 Y=-R4 I=AC(0) J=AC(0)

N150 G01 y=-1055+100+40

N160 R1=R1+2

N170 IF R1≦480 GOTOB AA1

N180 G0 XO Y=-1055+200

N190 MO5

N200 M02

四、質(zhì)量管控效果驗證

通過實施上述質(zhì)量管控策略，異形法蘭的加工質(zhì)量和效率得到顯著提升。加工成品圖見圖五，在加工質(zhì)量方面，尺寸公差和表面粗糙度均嚴格達到圖紙技術(shù)要求，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性增強。在加工效率方面，弧形面與曲線倒角一次裝夾即可完成加工，首件加工完成后，后續(xù)加工無需重復找正設置零點，加工效率提高了30%，特別適合大批量生產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)成本，為公司提高市場競爭力。

      圖五  加工成品圖

 五、結(jié)論

在異形法蘭加工過程中，質(zhì)量管控貫穿于加工工藝的各個環(huán)節(jié)。通過對刀具選擇、測量方法、工裝設計和編程加工等方面的精準管控，成功解決了異形法蘭加工中的諸多難題，確保了產(chǎn)品質(zhì)量。這不僅為異形法蘭的加工提供了可靠的質(zhì)量保障，也為類似復雜異形零件的加工質(zhì)量管控提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒，對推動企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

今后，隨之企業(yè)多種經(jīng)營范圍的不斷擴大和發(fā)展，應持續(xù)優(yōu)化質(zhì)量管控策略，堅持不斷探索和引入新技術(shù)、新方法，進一步提升復雜零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

參考文獻：西門子828D編程手冊2023版    德國西門子公司

機械制造裝備設計  機械工業(yè)出版社 2013.7李慶余

數(shù)控宏程序編程方法、技巧與實例 機械工業(yè)出版社2007.5 馮志剛

                     數(shù)控銑工 中國勞動社會保障出版社2008 宋放之

                     京瓷刀具  2019-2020版  京瓷刀具公司

作者簡介：劉勝，男，1975年12出生，加工中心主操作，高級技師，大連船用柴油機有限公司運動部件創(chuàng)新工作室?guī)ь^人，主要負責大功率船用低速柴油機運動部件加工質(zhì)量提升、工藝創(chuàng)新與方法改善。聯(lián)系電話：15940837238

來源：船柴