CN113909999A - 一种端面深环形槽的加工和检测方法 - Google Patents

一种端面深环形槽的加工和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种端面深环形槽的加工和检测方法，按设计图样尺寸公差加工可检测的环槽大直径，明确小直径尺寸要控制范围；根据槽宽尺寸公差带确定一套样规尺寸精度分布；按照从小到大的顺序将样规伸入槽中，检测槽宽实际尺寸；计算小直径尺寸，根据小直径实际尺寸调整进刀量进行加工；依此循环，加工和检测小直径尺寸。本发明所需设备结构简单，操作可靠便捷，能够使操作者和检验人员对加工过程和检验结果更加直观、准确、可靠的掌控，并能够减小加工难度，提高生产效率和产品质量，满足批量生产需求。

Description

一种端面深环形槽的加工和检测方法
技术领域
本发明涉及机械加工和检测领域，尤其是一种环形槽的加工和检测方法。
背景技术
端面深环形槽在许多装备结构件中被广泛使用，剖视图为L型钩槽，底部为平面，此端面环槽两个直径尺寸均为装配配合尺寸，为保证装备装配的可靠性，环槽的加工和检测方法尤为重要。槽宽由大、小两个直径尺寸控制，环槽大直径为
Figure BDA0003309609150000011
小直径为
Figure BDA0003309609150000012
槽底距离端面距离为130mm，加工环槽的刀杆直径长径比大于18.5，加工和检测均有一定困难，结构参见图3。受结构空间位置影响，小直径不能直接测量，传统工艺方法为通过理论计算后设计槽宽尺寸的通、止规，间接实现小直径加工和检测过程的尺寸控制。
该方法存在主要问题为：加工过程尺寸无法监测控制，加工过程比较盲目，灵活性和可控性差，对操作者技能要求高，生产效率难以提升；通、止规尺寸公差带较小(0.025mm)，刀杆伸长加工存在回弹和不稳定因素，尺寸精度控制难度大，效率低，存在一定质量风险，已经严重制约生产效能和批量需求。同时，产品最终检验结果没有具体数值，只能判断合格与否，产品实际状态数据不完整，无法进行大数据统计和分析。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种端面深环形槽的加工和检测方法，所需设备结构简单，操作可靠便捷，能够使操作者和检验人员对加工过程和检验结果更加直观、准确、可靠的掌控，并能够减小加工难度，提高生产效率和产品质量，满足批量生产需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
1)按设计图样尺寸公差加工可检测的环形槽大直径；
2)根据大直径实际尺寸和小直径理论最大尺寸计算出槽宽最小尺寸；根据大直径实际尺寸和小直径理论最小尺寸计算出槽宽最大尺寸；粗加工小直径，保证有加工余量；
3)计算环形槽名义宽带以及宽度偏差的上下限；在上下偏差范围内按照设定的步进值选取若干数值Di，以Di作为外径设计加工一套样规；
4)逐一将样规伸入环形槽中，检测槽宽实际尺寸；
5)计算小直径尺寸，大直径实际尺寸减去实测用样规尺寸的2倍即为小直径实际尺寸；根据小直径实际尺寸调整进刀量进行加工；
6)返回步骤4)，依此循环，加工和检测小直径尺寸。
所述的样规为一端或两端外径大于中段外径的柱状体，一套样规的各个大直径段外径为步骤3)选取的数值Di。
所述的步骤3)依据需要检测的小直径公差带的最小测量精度的1～2倍为步进值设计加工样规。
所述的步骤4)首先用最小样规检测槽的通过性，如不可***槽内，按计算出的槽宽最大尺寸中间值进行调整加工余量，保证最终加工结果在计算出的槽宽最小尺寸对应样规和最大尺寸对应样规之间；如本组最小样规***槽内并有间隙，继续用计算出的槽宽最小尺寸对应样规检测，直到找到合适样规尺寸为止，但不能用大于计算出的槽宽最大尺寸对应的样规检测，用同样的方法调整加工余量进行加工。
本发明的有益效果是：
1)改变了传统的理论计算原则设计通、止规的检测方法，提供一种新的设计思路，将理论方法中的尺寸链关系进行转变，重新模拟，扩大加工部位尺寸公差。
2)用样规检测代替用通、止规检测的方法，操作者在加工过程可以很明确的知道加工剩余量并进行测量加工，避免用通、止规检测的盲目性和不可控风险，降低了加工难度，同时也降低了对操作技能的要求。
3)采用样规检测，加工过程和最终检测均可得到准确数值，产品状态更加透明。
4)采用样规检测，操作者可以明确知道加工余量，精确调整刀具进给，减少试切次数，每件的生产时间由3h缩短到2h，提高了生产效率。
5)采用样规检测，避免用通、止规检测的盲目性和人为因素的不可控风险，降低了加工难度，操作便捷直观，产品质量稳定可靠。
6)该设计思路和检测方法可在类似结构中推广使用，领域广泛，根据产品具体结构形式样规可设计成不同结构形式，不限于圆柱状，可以是块状、片状等。
附图说明
图1为样规设计流程图；
图2为端面环槽加工及检测流程图；
图3为端面环槽结构图；
图4为原有尺寸链关系；
图5为发明后尺寸链关系；
图6为样规结构图；
图7为实施例中的端面环槽结构图；
图8为实施例中的样规结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
1.本发明的设计思路如下：
a)改变传统思维模式，重新确定环形槽部位的尺寸链关系。
目前采用的工艺方法是根据图样标注尺寸要求需要保证环形槽的两个直径尺寸，其中小直径尺寸不能直接测量，但必须保证，因此根据尺寸链逻辑关系小直径应为尺寸链的闭环尺寸(A0)，大直径尺寸和槽宽尺寸分别为尺寸链的开环尺寸(A1、A2)。通过图样已知的两个直径尺寸及尺寸链计算出槽宽尺寸及公差，再根据通、止规设计标准设计通、止规。
为避免原有工艺方法不足，改变传统思维，将不能直接测量的小直径尺寸理想化为可检测项，增大加工部位尺寸公差，降低加工难度。新建立的尺寸链的闭环尺寸为槽宽尺寸(A0)，图样标注的两个直径尺寸为开环尺寸(A1、A2)，通过新的尺寸链重新计算出槽宽尺寸及公差。两种尺寸链对比见图4、图5。
原有加工过程控制尺寸顺序：
1)直接检测保证大直径尺寸(A1)；
2)通过通、止规检测保证槽宽尺寸(A2)，间接保证小直径尺寸(A0)。
新的加工过程控制尺寸顺序：
1)直接检测保证大直径尺寸(A1)；
2)直接检测保证小直径尺寸((A2)。
b)解决小直径不能直接测量问题。
新的尺寸链必须是先保证小直径可测，目前现有的工艺方法无法直接测量，如何根据已有的条件来测量小直径是需要解决的问题。本发明采取设计一套不同尺寸精度的样规来实现。
2.本发明所需的检具设计方案如下：
依据新的尺寸链计算的槽宽公差带按不同阶差(0.01mm或根据需要调整，阶差最小分度能保证最终尺寸精度要求即可)进行分配，设计不同尺寸精度的样规，样规结构为圆柱状，两端为检具检测部位(也可以设计成一端检测)，在两端刻号标识具体尺寸。加工过程中，操作者根据大直径尺寸实测值及用不同样规检测槽宽的实测值计算出小直径具体尺寸，然后调整加工量进行加工以保证最终尺寸要求。此工艺方法测量数据更加准确和具体，可在加工过程同步适时检测，具有可控性，对操作者要求低，加工难度小。检验人员按此方法也直接可检测出小直径尺寸。
3.本发明的样规设计步骤如图1所示，包括以下步骤：
1)根据大小直径尺寸计算槽宽名义尺寸；
2)根据尺寸链关系分别计算槽宽尺寸的上下偏差；
3)根据槽宽尺寸公差带确定一套样规尺寸精度分布；
4)设计样规。
4.本发明的端面环槽加工及检测流程如图2所示，包括以下步骤：
1)按设计图样尺寸公差加工可检测的环槽大直径，满足设计要求，并记录实测值；
2)根据大直径实际尺寸、小直径理论最大尺寸计算出槽宽最小尺寸；根据大直径实际尺寸、小直径理论最小尺寸计算出槽宽最大尺寸，明确小直径尺寸要控制范围；粗加工小直径，保证有加工余量；
3)按照从小到大的顺序将样规伸入槽中，检测槽宽实际尺寸；首先用本组最小样规检测槽的通过性，如不可***槽内，说明还有大于计算出的槽宽最大尺寸的余量，此时可以按计算出的槽宽最大尺寸中间值进行调整加工余量，保证最终加工结果在计算出的槽宽最小尺寸对应样规和最大尺寸对应样规之间；如本组最小样规***槽内并有间隙，继续用计算出的槽宽最小尺寸对应样规开始检测，直到找到合适样规尺寸为止，但不能用大于计算出的槽宽最大尺寸对应的样规检测。用同样的方法调整加工余量进行加工。
4)计算小直径尺寸，大直径实际尺寸减去实测用样规尺寸的2倍即为小直径实际尺寸。
5)根据小直径实际尺寸调整进刀量进行加工；
6)返回步骤3)，依此循环，加工和检测小直径尺寸。
说明：一套样规是理论计算尺寸，它的使用范围包含尺寸链各尺寸公差极限，但对于具体零件只是使用其中某个尺寸段，原因是已经加工的大直径尺寸已经确定。
本发明实施例加工的端面环槽结构尺寸如图7所示，大直径尺寸为
Figure BDA0003309609150000051
小直径尺寸为
Figure BDA0003309609150000052
样规结构尺寸见图8。具体操作步骤如下：
步骤1：计算环槽名义宽度D＝(φ386-φ372)/2＝7mm；
步骤2：计算环槽尺寸偏差
上偏差＝(A1上偏差-A2下偏差)/2＝{+0.089-(-0.14)}/2＝+0.1145
下偏差＝(A1下偏差-A2上偏差)/2＝(0-0)＝0
计算结果环槽尺寸公差为
Figure BDA0003309609150000053
步骤3：将环槽尺寸公差带(+0.1145mm)进行分配，小直径公差带(0.14mm)的最小测量精度为0.01mm，一般依据需要检测的小直径公差带(0.14)的最小测量精度的1-2倍为单位，即以0.01mm～0.02mm为阶差进行分配并设计加工样规，即按阶差样规结构为圆柱形，两端为按阶差分配的不同尺寸，并标识清楚，结构如图8所示，尺寸见表1；
表1
D1 Φ7.0 Φ7.03 Φ7.06 Φ7.09
D2 Φ7.02 Φ7.05 Φ7.08 Φ7.11
步骤4：操作者按图样要求加工大直径尺寸
Figure BDA0003309609150000054
检验人员检测并记录实测值，如φ386.05mm；
步骤5：操作者按图样要求加工小直径尺寸
Figure BDA0003309609150000055
开始可用最小样规φ7.00mm伸入槽内检测，如无间隙，则可计算出小直径实际尺寸为φ372.05mm(＝φ386.05-2*φ7.00)，说明小直径没有加工到尺寸；
步骤6：根据计算结果调整进刀量，如理论上准备加工小直径到公差中值φ371.93mm，则槽宽理论宽度为φ7.06mm(＝(φ386.05-φ371.93)/2)，进刀量就应为0.06mm；
步骤7：按计算结果加工后，根据产品实际情况检测，如用样规φ7.05mm伸入槽内检测无间隙，则可计算出小直径实际尺寸为φ371.95mm。由此判断小直径尺寸满足要求。检验人员也依此方法进行检测和判断。
本发明主要优点体现为：通过改进检测方法改变加工过程控制点，加强了生产和检测之间的互动和关联，实现了加工和检测过程的可控性，拓展了工装检具设计思维模式，并大幅度降低加工难度和工人劳动强度，提高生产效率。
目前该方法已经在海军某重点型号批生产中得到应用，操作简单，直观可控，提高产品过程管控质量，并极大降低加工难度。

Claims (4)

1.一种端面深环形槽的加工和检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按设计图样尺寸公差加工可检测的环形槽大直径；
2)根据大直径实际尺寸和小直径理论最大尺寸计算出槽宽最小尺寸；根据大直径实际尺寸和小直径理论最小尺寸计算出槽宽最大尺寸；粗加工小直径，保证有加工余量；
3)计算环形槽名义宽带以及宽度偏差的上下限；在上下偏差范围内按照设定的步进值选取若干数值Di，以Di作为外径设计加工一套样规；
4)逐一将样规伸入环形槽中，检测槽宽实际尺寸；
5)计算小直径尺寸，大直径实际尺寸减去实测用样规尺寸的2倍即为小直径实际尺寸；根据小直径实际尺寸调整进刀量进行加工；
6)返回步骤4)，依此循环，加工和检测小直径尺寸。
2.根据权利要求1所述的端面深环形槽的加工和检测方法，其特征在于，所述的样规为一端或两端外径大于中段外径的柱状体，一套样规的各个大直径段外径为步骤3)选取的数值Di。
3.根据权利要求1所述的端面深环形槽的加工和检测方法，其特征在于，所述的步骤3)依据需要检测的小直径公差带的最小测量精度的1～2倍为步进值设计加工样规。
4.根据权利要求1所述的端面深环形槽的加工和检测方法，其特征在于，所述的步骤4)首先用最小样规检测槽的通过性，如不可***槽内，按计算出的槽宽最大尺寸中间值进行调整加工余量，保证最终加工结果在计算出的槽宽最小尺寸对应样规和最大尺寸对应样规之间；如本组最小样规***槽内并有间隙，继续用计算出的槽宽最小尺寸对应样规检测，直到找到合适样规尺寸为止，但不能用大于计算出的槽宽最大尺寸对应的样规检测，用同样的方法调整加工余量进行加工。
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