保证大型模架导向装置制造精度的措施(2)

根据装配图纸技术要求，合模后滑板单侧间隙实际必须控制在0.125 mm以内，单纯按上、下模座零件图纸的尺寸精度加工，由于累积误差等原因，最终装配时无法达到滑板间隙要求，所以不能简单地按零件图尺寸精度加工，需要进行设计尺寸工艺转换。工件加工尺寸较大，为避免孔距尺寸和角度累积误差，加工时尽量减少坐标旋转、X轴、Y轴插补等机床误差造成的不良影响，工件在机床上装夹位置采用导向柱安装孔中心线平行于机床X轴或Y轴的45°方向装夹，详见图5。

表1 制造方案比较Table 1 Comparison of manufacturing schemes优势劣势方案一加工基准统一,加工精度高,角度容易保证一致加工位置受限,机床要有合适的角铣头,铣头加工滑板槽效率不高方案二不占用大型机床,制造成本相对较低装配时,用楔块工装保证滑板安装槽角度一致,精度不高,累积误差大方案三加工基准统一,加工精度高,角度容易保证一致,占用机床时间相对较少需严格计算、控制装配及调整找正时间

图5 模座孔距工艺尺寸、装夹方向Figure 5 Technological dimensions of hole spacing on the mould base and clamping and fixing direction

加工时为避免相邻安装孔中心线连线出现平行四边形，加工用机床必须进行X轴和Y轴的垂直度误差检测和调整。为避免不同机床加工精度误差对孔距的影响，对不同机床的尺寸精度、垂直度精度需要进行检测和比较或采用同机床加工。

模架导向滑板材料特殊、硬度高、尺寸精度高、粗糙度要求达到Ra0.8 μm，必须采用磨削加工方式才能达到图纸要求，各相配零件受加工机床精度、加工误差、加工环境等多方面因素的影响，直接将导向滑板按图加工到位，在最后装配时很容易出现由于各零件的累积误差，导致装配间隙达不到要求的现象。所以采用装配时根据实测数据配制导向滑板的制造工艺方案。

5制造方案实施

上、下模座加工机床选用定位精度高、X、Y轴垂直度误差小的2.5 m×8 m数控龙门铣床，加工前对机床精度进行检测和调整。导向柱滑板槽选用XH718数控加工中心进行加工，最终模座导向柱孔孔距和垂直度误差控制在0.02 mm以内，导向柱滑板槽平面度达到0.01 mm，表面粗糙度达Ra3.2 μm。

确定冷装导向柱的操作时间、冷装温度和冷却时间是能否成功实施制造工艺方案的关键。导向柱冷装在模座上由于温差原因产生热传递而快速膨胀，主要热传递方式是热传导和热对流，必须在装配间隙消失前将导向柱安装并调整到位。按冷却温度计算公式(1)，计算发现，当温差在102℃时才能满足冷装要求，温差在55℃时装配间隙将完全消失。按室温20℃计算，导向柱安全冷装温度是-82℃，选用液氮作冷却介质将导向柱冷却到-185℃。冷却时间计算见公式(2)，计算的冷却时间为162 min。用计算机仿真软件进行热分析仿真，预测冷却后的导向柱温度上升至-82℃的时间，预估是否有足够的操作时间，热分析仿真见图6。由于施工现场情况比较复杂，最后还通过冷装实验测定、校验、修正温度上升时间和装配操作时间。实验发现，导向柱冷却到-185℃左右以后，在室温下约20 min就膨胀到没有安全的装配间隙，所以单件导向柱冷装时间控制在15 min内完成，就能够保证不出现冷装卡滞现象。

图6 NX热分析仿真计算升温时间Figure 6 Calculating the heating time by NX thermal analysis simulation

冷装导向柱的冷却温度计算：

式中，T为零件冷却温度，单位为℃；d为轴直径，单位为mm；a为轴的线膨胀系数，单位为1℃；δ为最大公盈，单位为mm。

冷却时间计算：

式中，t为零件所需的冷却时间，单位为min；a为与材料有关的综合系数；δ为被冷却零件的特征尺寸。

运用计算和实验结果制定冷装工艺，冷装结束后在常温下复检导向柱滑板槽底面全长角度误差在0.01 mm以内，和冷装时检测值一致。最后配制滑板合模后，检测滑板间隙均匀，间隙值均控制在0.1 mm内，完全达到图纸技术要求。

6结论

采用设计尺寸工艺转换，优化装夹方式，机床辅助装配定位，临床检验现场冷装等制造精度保证措施，完全能满足定位精度要求较高的大型模架导向装置的制造要求，节约生产成本，提高加工效率。这种加工制造工艺方法和临床检验现场冷装、机床辅助装配的工艺方法为今后加工制造类似产品提供了一条新的工艺方法和思路。

[1] 杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006.

文章来源：《临床检验杂志》 网址: http://www.lcjyzzzz.cn/qikandaodu/2021/0309/415.html