轴承衬套工艺改进

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摘 要：滑动轴承中用减磨材料制成的衬套又叫轴承衬套，轴承衬套主要代替轴的磨损，同时也具有支撑轴运转，减振，减磨损的作用。轴承衬套大量应用机的可动部分，也常用于直升飞机的旋翼主轴及飞机起落架等。本课题研究的是PWC公司的一种轴承衬套，由于该衬套要求的尺寸精度高，零件易变形，尺寸和位置度易超差。这给生产和交付带来很大的困难。通过改进数车压紧方式，改进夹具和刀具，优化程序等方面对该工艺进行优化，保证零件合格。该方法可用于其它类似零件，具有一定的推广性。

关键词：轴承衬套；变形；改进

1 立项背景

PWC的某轴承衬套年产量约360件，质量问题频发。在2016年废品损失16346元。主要问题有：（1）尺寸超差：厚度尺寸3.137±0.012、外圆尺寸Φ181.19±0.03、Φ184.29±0.01、内孔尺寸Φ175.064±0.012加工中不合格。（2）刀具打刀：数铣加工斜孔Φ3.17±0.05时，钻头和铣刀断在零件内。（3）电火花工序位置度超差：电火花加工小孔Φ0.80±0.03的位置度要求Φ0.25，实际位置度高达Φ0.5。

2 数车工序的原因分析及改进措施

2.1 数车130工序尺寸超差原因分析

外圆尺寸Φ181.19±0.03和Φ184.29±0.01在130工序数车加工，如图1所示。零件外圆的椭圆较大，造成局部超差。

超差原因：加工时椭圆大，局部靠近下差，且钳工去除毛刺抛光时局部超差。压紧力过大造成零件变形，切刀加工切削力比较大，也会造成外圆变形，产生椭圆。

2.2 数车130工序改进措施

2.2.1 减少精车压紧力。粗车时切削力大，压紧力不宜太少；精车时切削力小，压紧力可适当减少。为此在精车（N4001）前松一下压板，重新找正零件，压紧力比粗车减少。

2.2.2 切刀装夹方式改进。原来切刀装夹按支靠到刀盘为准，打表检查发现刀杆跳动0.45。重新装夹切刀，跳动≤0.1，消除底刃不平对槽底的影响。

2.2.3 改进切槽程序。改进前的程序先切中间槽底，余量为0，再加工两侧，余量0.02，最后精加工；改进后，底面和侧面余量调整为0.1，先加工左侧，最后加工右侧与底部。

2.2.4 提高主轴转速。

改进前转速为115r/min；

改进后转速为250r/min。

切削速度为原来的2.17倍，效果更好。

2.3 数车150工序尺寸超差原因分析

厚度3.137±0.012和内孔Φ175.064±0.012在150工序数车加工。

原因分析：改进前零件的安装采用软爪定位固定，压紧时三处受力，零件为三角变形。机床上测量尺寸合格，松开软爪后对于尺寸公差±0.012，位置度要求Φ0.012，难以保证。

2.4 数车150工序改进措施

2.4.1 将150工序数车分为两道工序加工。零件外圆没有压紧，所以圆度最大只有0.01，最大最小值都满足内圆尺寸要求。为保证位置度要求，加工找正零件外圆，对称四点跳动≤0.005，外圆与各基准为130工序加工，所以能保证Φ0.012的位置度。

新增155工序加工压紧面，保证厚度3.137±0.012。

2.4.2 设计制造简易夹具。定位尺寸以Φ184.292±0.015，端面六处压板压紧零件。

3 数铣工序的原因分析及改进措施

3.1 数铣加工打刀原因分析

数铣加工斜孔Φ3.17±0.05时，斜孔深度为17mm，为直径的5倍。钻头和铣刀断在零件内。

改进前：（1）T12刀用Φ3.0的铣刀埋平面；（2）T13刀用修磨中心钻打中心孔；（3）T14刀用Φ2.8的合金钻头；（4）T15刀Φ3.1镗刀镗孔；（5）T17刀用Φ3.17铣刀埋孔。

打刀原因：刀具不合适，钻头2.8，镗刀3.1，镗刀余量0.3，铁屑较多且不易排除。加工深度不合理，原程序中钻头、镗刀、埋钻深度为同一尺寸，加工到底部时切削力突然增大。加工参数不合理，转速1000r/min，进刀20mm/min，线速度仅为9.4mm/min。

3.2 数铣加工改进措施

3.2.1 改进数铣刀具。钻头由Φ2.8更改为Φ3.0合金钻头。镗刀余量减少0.2，遇到铁屑排不出，也不至于打刀。中心@刃部直径为5.0mm，需要修磨至Φ3.0才能不干涉，给生产准备带来不便。将中心钻调整为Φ2.0，不需修磨。

3.2.2 调整加工深度。将钻头钻深加大0.07，镗刀钻深加大0.02，铣刀埋孔深度不变。改进后刀具与孔底有0.05-0.07的间隙，不会产生突然增大的切削力。

3.2.3 优化加工参数。Φ3的合金铣刀转速由600r/min提高到2100r/min。进给f由5mm/min提高到15mm/min；Φ3的合金钻头1000r/min提高到2200r/min；Φ3.17的铣刀1000r/min提高到3000r/min。经过参数优化，刀具不打刀，提高了加工效率。

4 电火花工序的原因分析及改进措施

4.1 电火花位置度超差原因分析

电火花加工小孔Φ0.80±0.03，其位置度要求Φ0.25，位置度超差。位置度由夹具上的对刀孔保证，主要超差原因有两点。

（1）电火花夹具上有一个对刀孔，原来的夹具设计将对刀孔位于零件上方，将对刀孔通过一个Z形的活动支架伸出，夹具制造存在偏差，活动支架与固定底座存在间隙，对刀孔已不可能放在同一位置。（2）角向销与夹具之间间隙太大，不能起到定角向的作用。插好角向销后，还可以将零件转动。电火花加工首件只能按夹具对刀孔对刀，加工出来的孔位置度不能保证。

4.2 电火花工序改进措施

将夹具设计图的对刀孔改到零件下面，固定在夹具底座上。加工时在夹具上找正固定对刀孔中心，再装夹零件加工即可。

角向销与零件接触部分由圆柱面设计为圆锥面，保证角向销与零件误差最小。角向销与夹具的间隙，标注为与夹具无间隙滑和。

5 改进效果

改进零件质量：截止到2016年10月底，该轴承衬套累计交付167件，一次交检合格率达到97%。各项质量数据优于工艺攻关立项的目标值。

应用到相似零件改进：我公司所加工产品与该零件相似的还有很多，该改进工艺同样可以用到相似零件上，改进零件质量，减少提交QN或报废的损失。

参考文献

[1]刘朝儒，等.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]刘传绍，等.机械制造工艺学[M].北京：电子工业出版社，2011.

[3]黄靖远，等.机械设计学[M].北京：机械工业出版社，1999.

[4]徐学林.互换性与测量技术基础[M].长沙：湖南大学出版社，2009.