【文章內容簡介】 有加工工藝的基礎上，通過輔助夾具的設計，降低加工難度，在保證產(chǎn)品質量基礎下，縮減加工時間，提高刀片的生產(chǎn)加工效率。要求機械圖紙一套，刀片 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 5 工藝優(yōu)化方案一套，專用夾具設計 方案一套。 本章小結 本章主要講述可轉位刀具在國內外的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，并概述了本課題主要研究的內容。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 6 第二章 車間生產(chǎn)狀況分析 課題來源、意義、目的 課題來源 本課題來源于四川東方汽輪機有限公司工具分廠，即德陽市東汽工模具有限公司。該分廠主要經(jīng)營刀具、量具、夾具的設計、制造、安裝和銷售；汽輪機專用工具、零部件等機械加工制造。首先生產(chǎn)車間現(xiàn)場提出問題，工人反應刀片磨削加工耗時較長，拖延生產(chǎn)進度，不利于刀片批量生產(chǎn)的順利進行，希望技術部門通過工藝整改方面對刀片生產(chǎn)工藝進行修整，提高整體生產(chǎn)效率，推進生產(chǎn)進度。為解決生產(chǎn)效率較低的問題，技術部對此進行立項研究，本課題由然而生。 課題意義 本課題主要針對叉形葉根刀刀片的生產(chǎn)效率提升問題，其中叉形葉根刀是用于精加工汽輪機大葉 片叉形葉根結構的專用刀具，由于葉片裝配時，叉形葉根的叉尾直接插汽輪機輪緣槽內，再用兩排鉚釘固定。其葉根精度直接影響到葉片的裝配，而葉片的裝配位置精度要求較嚴格，所以對葉根的精度要求較高。而且叉形葉根類葉片又屬于中低壓級葉片，其葉根外形尺寸均較大，所以設計的叉形葉根刀外形尺寸也比較大，這就給制造帶來了難度。 由下圖 22 叉形葉根的技術要求圖紙分析可得，叉形葉根銑刀的制造存在以下難點： 刀具直徑較大。葉根槽底部與外端面距離近 200mm，再加上銑刀孔的直徑，那么刀具直徑可達 500mm以上，這會導致銑刀刀體生產(chǎn)過程中熱處理變形較大，如果制造商為增強對變形的控制，該刀具就可能會由于過度變形，成為廢品。 槽底為半圓形結構，則加工此部位的刀片也必須為帶圓弧的 R 刀片，從而導致刀 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 7 片的加工難度加大。而且由于刀片需在刀體上精確定位，刀體在制造時精度應足夠高才能保證與刀片的裝配精確，使得刀片與刀體間的平滑過渡。 刀片槽的制造精度高，刀片槽的精度直接關系到刀體與刀片的裝配，對于刀具和刀片的制造，在其制造工藝上要求將十分嚴格。 刀片的批量生產(chǎn)。該刀具直徑大，同時又具有八叉三階梯結構，刀體就有 9 片，一個刀 體上將安裝上百個刀片，刀片數(shù)量眾多，如何實現(xiàn)刀片的批量生產(chǎn)也是技術難點。 [6] 圖 21 模鍛叉形葉根 圖 22 叉形葉根的技術要求 叉形葉根刀主要是由刀體與刀片（刀片數(shù)量較多為批量生產(chǎn)）組成。其刀片樣式可以分幾種，用于加工葉根不同的部位。本課題主要針對的是小 R 刀片，此刀片是用于加工叉形葉根槽底的最窄齒及 R 部位，關于叉形葉根刀的使用和所用刀片介紹，具體如下圖： 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 8 圖 23 專用機床加工叉形葉根及其局部放大圖 圖 24 叉形葉根刀刀體 圖 25 外圈 R 刀片 （小 R 刀片是安裝在刀體的圓周端面） 叉形葉根刀 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 9 圖 26 45176。刀片 圖 27 176。刀片 圖 28 叉形葉根示意圖（紅色表示 R 刀片加工位置） 本課題研究的是外圈 R 刀片，由于葉根尺寸系列不同，因此同結構的刀片數(shù)量尺寸也各有差異，我們以圖號為 2277116 中小 R 刀片為例，其零件圖圖紙如下： 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 10 圖 29 R 刀片零件圖 由上零件圖得，該刀片的加工存在以下難點： 弧面和 4 度后角的加工，先前采用的是單件刀片用數(shù)控周邊磨床兩坐標插補磨削方式，即先將后角 4176。用墊塊墊起來，然后用尖角砂輪通過機床數(shù)控程序控制磨削保證 ，其加工一塊刀片的 弧面和 4176。后角需要時間 30～ 40 分鐘，耗時較長，加工效率較低，不利于批量生產(chǎn)。 14177。 和 13177。 側面的加工，目前采用的是單件單面磨削方式，由于要保證與中心孔的位置的尺寸精度要求，磨削過程中需要反復測量修磨，加工一塊刀片的一個側面需要時間 10～ 20 分鐘，耗時較長，不利于批量生產(chǎn)。 由此我們要解決 的是通過一定的解決措施，在保證加工精度的前提下縮短整體磨削時間，提高此刀片的加工效率，推進車間生產(chǎn)進度，實現(xiàn)刀片的批量生產(chǎn)。 課題目的 通過車間生產(chǎn)情況調研，結合工具分廠的實際情況，課題決定將改進目標 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 11 設定為：在保證原加工質量合格率的前提下，通過技術整改，使得 弧面和 4176。后角磨削效率提高 10倍，質量穩(wěn)定性提高 6倍； 177。、 177。 和 14177。側面的磨削效率提高 5 倍，質量穩(wěn)定性提高 5 倍。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 12 加工效率影響因素分析 綜合因數(shù)分析 綜合各方面因數(shù)，我們從人、機床、物料、方法、環(huán)境、檢測六個方面著手分析影響 R 刀片磨削效率因素。在初步排除物料、環(huán)境、檢測等次要因素的影響之后，我們對剩下的各因素深入分析，找出了影響 R 刀片磨削效率的十個主要因素如下圖210。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 13 圖 210 R 刀片磨削效率影響因素 要因確定 下面我們逐一對上述可能會影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率的十個因素進行分析： 操作工人粗心大意、磨削技術低、經(jīng)驗不足、對產(chǎn)品要求不了解 由于車間小組人員經(jīng)常開展崗位培訓，提高操機技能，人為粗心大意和操作技能對刀片磨削效率的影響很低，因此該因素不是影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率主要原因。 結論：非要因。 機床性能差 光磨和平磨所用機床的精度能滿足 R 刀片的加工要求，雖然光磨機床存在關機后復位有差異的問題，但該問題均在努力下得到很好的解決，所以機床性能對 R 刀片磨削效率的影響很低，因此該因素不是影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率主要原因。 結論：非要因。 磨削方式的選擇 輔助工具的設計 材料缺陷 法 料 叉形葉根刀R刀片磨削效率 機床性能差 現(xiàn)場通風 環(huán) 對產(chǎn)品質量控制要求不了解 磨削技術低 機 人 現(xiàn)場溫度 粗心大意 首次加工，經(jīng)驗不足 磨削方式的選擇 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 14 正如前文所描述的，對于 弧面和 4176。后角，目前采用的是單件刀片走型線插補磨削，這種辦法磨削一片需要耗時 30～ 40 分鐘；對于 177。、 177。 和 14177。側面，目前采用的是單件單面磨削。 雖然能滿足 R 刀片的精度要求，但其加工的效率不利于批量生產(chǎn)，因此認為該因素是影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率主要原因。 結論：要因。 輔助夾具的設計 由于上面提到磨削方式是影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率主要原因，其磨削的方式是肯定要改變的，那么磨削方式的改變，提高磨削的效率，其輔助工具的設計尤為重要 [7]，正所謂“ 工欲善其事，必先利其器 ”。設計該輔具不僅要考慮其能否滿足刀片的精 度和一致性，而且還要考慮如何實現(xiàn)批量加工。因此認為該因素是影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率主要原因。 結論：要因。 材料缺陷 材料缺陷問題對于刀片來說首先是發(fā)生的頻率非常低，再則分廠在此環(huán)節(jié)的管理上有嚴格的制度流程，所以這個問題可以得到很好的解決，因此該因素不是影響叉形葉根刀 R 刀片磨削效率主要原因。 結論：非要因。 現(xiàn)場溫度、現(xiàn)場通風 在加工過程中，現(xiàn)場環(huán)境的通風狀況和溫度也會影響機床的性能和產(chǎn)品的質量，但其影響不大；而且現(xiàn)已在將設備單獨隔離，并做了溫控系統(tǒng)和通風系統(tǒng)。因此該因素也不是影響叉形葉根刀 R 刀 片磨削效率主要原因。 結論：非要因。 本章小結 本章主要概況了本課題的目的及意義，并綜合分析了影響刀片磨削效率的因素，確定問題的主要研究方向。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 15 第三章 制定效率提升方案 整體方案分析 通過對前文影響 R 刀片磨削要因的分析，通過工藝整改，制訂出對應解決措施，課題決定從兩方面解決效率提升問題： a、采用復合工步縮短基本時間：復合工步的幾個加工表面的基本時間重疊，從而節(jié)約基本時間。 [8]改變原始插補磨削方式，通過成型砂輪的使用，使得 弧面及 4176。后角同時加工，復合兩工步時間，從而提高效率。 b、采用多工位加工縮短基本時間：設計專用夾具，通過輔助夾具多工位的使用，一次性加工多個刀片，縮短整體加工時間。 具體如下表： 序號 要因 對策 目標 1 磨削方式的選擇 整體方案 定制整體加工方案，在保證其精度的前提下，使其工件難點有利于效率的提高 工藝流程 根據(jù)方案制訂工藝流程 數(shù)控程序 根據(jù)方案編制成型砂輪及工件磨削程序，并要求程序可微調 2 輔具設計 設計輔具 根據(jù)方案設計一種重復定位高、多工位、快速夾緊裝置，并出工程圖 確定解決方案 通過分析總結，認為提高叉形葉根刀 R 刀片磨削效率要從多件集中加工和 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 16 成型砂輪復合工步整體磨削入手，這樣不僅顛覆了改進前的加工思路和方案，而且效率也會得到大幅度的提升。下面我們將對此 R 刀片整體的工藝流程做一介紹： 多件一體下鍛件料→多件一體粗銑、粗磨 14X13 四面（放余量）→快絲切為單件且厚度放量→車床用專用工裝和刀具鉆中心螺釘孔→粗銑去 余量→熱處理淬火→表面噴砂、發(fā)藍→磨 六面準及 深空刀并保證中心螺釘孔的距離尺寸→光磨磨 及 4176。后角→快絲用專用工裝割 14176。斜面并留量→磨 14176。斜面→涂層入庫 本章小 結 本章主要針對影響刀片加工效率的主要因素，經(jīng)過分析總結，從加工工藝和專用夾具兩方面入手，制定了提升刀片加工效率的整體解決方案。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 17 第四章 R 刀片加工工藝規(guī)程 機械加工工藝過程是指毛坯的形狀、相對位置、尺寸和性質等通過機械加工發(fā)生變化，最終加工成零件產(chǎn)品的過程。 機械加工工藝過程的由一道道工序組成。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。 機械加工工藝規(guī)程是使產(chǎn)品或零件的制造過程和操作方法等工藝文件規(guī)范化。其主要作用如下： 機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來供應毛坯和調配原料，調整加工機床、設計與制造專用工裝，生產(chǎn)作業(yè)計劃的編制，勞動力的調整，以及核算生產(chǎn)成本等。 機械加工工藝也是計劃分配、生產(chǎn)安排的依據(jù)。通過它制定生產(chǎn)計劃，在低消耗的情況下合理調配生產(chǎn)進度。 機械加工工藝規(guī)程是機械加工工廠的基本技術文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領，才能確定所須機床的種類和數(shù)量，機床的平面布置，各部門的安排。 [9] 零件的分析 據(jù)資料所示，該零件是外圈 R 刀片，安裝在叉形葉根銑刀中，用于汽輪機葉片叉形葉根的精加工。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 18 零件圖樣分析 圖 41 R 刀