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車工技師論文

 

某異型密封圈加工工藝改進

 

姓名：聶磊

東莞市東晟密封件科技有限公司

某異型密封圈加工工藝改進

 

聶磊

 

摘要：本文講述了某純聚四氟異形密封圈的傳統(tǒng)加工工藝，與多次改進后的新工藝，描述了工藝改進的過程，以及新工藝與傳統(tǒng)工藝的對比情況。

關(guān)鍵詞：異型密封圈   車削   車刀  工藝  改進

 前言：

     在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中，各種液壓密封元件的地位越來越重要，密封圈在材料選擇和形狀設(shè)計等方面也越來越多樣化、復雜化。密封圈的加工工藝也應(yīng)該隨之更加創(chuàng)新、發(fā)展和進步！

正文：

一、     問題的出現(xiàn)

     前不久，本單位曾生產(chǎn)過一大批如圖一所示的異形密封圈，此種密封圈所采用的材料為白色純聚四氟乙稀，是使用通過壓制、燒結(jié)成形的，尺寸為Φ24*Φ36.5*38的坯料車制而成。

本產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，坯料的壓制與燒結(jié)過程都比較順利，無特別之處，在此不作贅述。

在最初的車制過程中，一般師傅采用的工藝為傳統(tǒng)工藝，其具體工藝如下；

表一：異型密封圈傳統(tǒng)加工工藝

序號	工序名稱	工序內(nèi)容	設(shè)備	工藝裝備
1	壓制	略	壓力機	不銹鋼壓制模具
2	燒結(jié)	略	燒結(jié)箱
3	車	將坯料輕夾于三爪自動定心卡盤上，車內(nèi)孔Φ26+0.2，車至圖紙要求。	CL6130
4	車	將車好的內(nèi)圓的坯料裝入車床上預先車好的芯軸（芯軸結(jié)構(gòu)尺寸如圖二所示），車外圓  Φ35+0.2，車至圖紙要求。	CL6130	圖二所示芯軸
5	車	將車好內(nèi)外圓的坯料再次裝入同一芯軸上切斷（每件毛坯切出六件半成品），用小拖板控制每件半成品的高度，使其符合圖紙要求。	CL6130	圖二所示芯軸
6	修邊	將切好的半成品（此時的半成品一般都有如圖五所示的飛邊）修去飛邊。		修邊刀
7	車	將半成品裝入車床上在預先車好的外套（外套結(jié)構(gòu)如圖二所示）上，用內(nèi)孔溝槽成型刀，溝R1的圓弧槽，車至圖紙尺寸。	CL6130	圖三所示外套 （傳統(tǒng)工藝）
8	車	半成品左邊朝外，裝在車床上預先車好的短芯軸（短芯軸結(jié)構(gòu)如圖四所示）上，車左臺階，其直徑為Φ31.4+0.2，長度為1.5。	CL6130	圖四所示短芯軸
9	車	將半成品裝在短芯軸上，用寬度為1.3+0.03的槽刀切槽，控制高度為3和槽底直徑Φ29.8+0.2。	CL6130	圖四所示短芯軸
10	車	將半成品繼續(xù)左邊朝外，裝在短芯軸上，倒角0.3*45。。	CL6130	圖四所示短芯軸
11	車	將半成品右邊朝外裝在短芯軸上用R5的成型圓弧刀車圓弧R5，控制Φ29和高度2。	CL6130	圖四所示短芯軸
12	檢驗	按產(chǎn)品圖紙檢驗		帶表游標卡尺
13	清洗、入庫	將產(chǎn)品清洗后包裝入庫

以上的工藝有幾點需要說明：

a)    第三道工序用三爪卡盤夾緊坯料時，需要特別注意夾緊力的大小，太大和太小分別會產(chǎn)生變形或松脫的現(xiàn)象。

b)    由于材料本身很大的彈性，在除第三、六道工序以外的其余工序中，坯料或半成品完全可以用一定過盈，直接裝在芯軸或外套上，靠半成品與芯軸或套之間的摩擦力帶動工件旋轉(zhuǎn)，刀刃能正常切削。

c)    第五道工序所用的切斷刀主刀刃兩邊的尖角上難免有一定大小的倒角，主刀刃又不可以切到芯軸上，這樣切斷的半成品肯定會有如圖五所示的飛邊（或毛邊），所以必須有工序六修邊后才能繼續(xù)后面的工序。

d)    在第三、四道工序中，雖然半成品的內(nèi)孔及外圓尺寸公差較大，但為了保證在以后的工序中半成品裝入芯軸或套內(nèi)的過盈量（松緊度）一致，在加工內(nèi)孔及外圓時應(yīng)盡量統(tǒng)一尺寸，內(nèi)孔控制在￠26+0.02，外圓控制在￠35+0.04。

e)    在各車制工序中用的刀具均為高速鋼刀具。

       本來，這樣的加工工藝也無可厚非，用這種方法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量也無可挑剔。但是這樣的加工工藝中，工序多、用時長。導致成本較高。

二、     解決問題的方法

1）、第一次改進工藝。

     為了節(jié)約時間，最好的方法是將兩道工序或多道工序在一起進行。如果在加工同一產(chǎn)品時，用轉(zhuǎn)換刀架的方法一次進行多道工序的話，由于轉(zhuǎn)換刀架也需要一定的時間，刀架重復定位精度也會有一定出入，不但不能提高效率，反而會降低精度。

      由于此種材料切削時的切削力很小，用兩把或多把刀刃一起切削應(yīng)該不成問題，所以我設(shè)計了一個如圖六所示的夾刀用小刀架。 將兩把10*10（或8X8）的白鋼刀，如圖七所示的要求刃磨，并按圖所示的要求裝夾在小刀架上。

             

于是傳統(tǒng)工序中的第五工序與第八道工序可以同一次完成，并且是兩把刀同時切削，完全不需任何附加時間，這樣就完全可以減少一道工序，節(jié)約一道工序的時間。

2）、第二次工藝改進

     節(jié)約一道工序的時間并不算太多，是否還可以改進得更好呢？如果重新做過一個小刀架裝三把刀是否可行？

如果這樣做就有兩個問題要解決：

     其一是小刀架中壓力槽需要由原來的18mm加到更寬，槽加寬后小刀架鋼性就會不夠，壓三把刀時，槽就會張開，刀架就會變形。

其二是第三把刀的刀刃與第一、二把刀刃的位置會合不攏。

      在實際生產(chǎn)過程中，這兩個問題都很難解決，特別是第二個問題，由于第三把刀的刀刃與第一、二把刀刃的位置會合不攏，導致衍伸出來很多其它問題，首先: 刀刃分布太開每個胚料所需切斷次數(shù)就要增加，其次：切到最后一個時，最前面的刀容易碰到卡盤上，等等。

可以采用另一種辦法避開這兩個問題，應(yīng)該可以在同一把刀上面磨出多條切削刃。將多條切削刃濃縮在同一把刀體上。

在工廠沒有工具磨床的情況下，我將精磨砂輪的角用金鋼筆修出十分尖的尖角，磨出如圖八所示的兩把刀，其中刀具1有一條切槽刀刃和一臺刀刃。1.3+0.02的切槽刀刃可將半成品外圓上槽1.3切出，臺階刀刃可同時將外圓￠31.4+0.2的臺階車出。刀具2有三條刀刃，中間是切斷刀刃，左邊是R5的圓弧刀刃，用來車半成品上的R5圓弧度；右邊是一段45^。倒角刀刃，當切到第二個半成品時，可以順便將第一個半成品的0.3X45⁰倒角車完，后面依此類推，直到最后一件產(chǎn)品。

 

     其中，磨刀具2上面1mm的切刀刃和R5的圓弧刀刃時，可以拿一個用傳統(tǒng)加工工藝車完后，材料略有睱疵的廢產(chǎn)品，從截面上剖開作為樣板來對照磨。

   照以上方法磨好并裝夾后的組合力具理論上應(yīng)可將車好內(nèi)外圓的坯料每個產(chǎn)品的所有外形在一次切斷中全部完成。

   但實際操作中有兩個問題：

   第一：在進行傳統(tǒng)工藝中第七道工序的溝槽中，上套時，半成品與外套可以有5mm長度接觸，而按新方法，先車完外表面各道工序后，外表面只剩1mm的長度與外套接觸，半成品與套之間的摩擦力遠遠小于用傳統(tǒng)工藝時的摩擦力。是否能順利車制內(nèi)槽呢？

第二、這兩把刀有多條刀刃，在快切到底時，每條刀刃都參加切削，切削力劇增，在切坯料上的第一件產(chǎn)品時，尚可順利切削，當切到后面幾件時，由于剩余坯料與芯軸的接觸面小了，切削到快到底時，切削力大于剩余坯料與芯軸之間的摩擦力，剩余坯料就在芯軸上打滑，導致無法順利車削。

對于第一個問題，拿一個以前車完后材料有斑點的廢成品重新上進套里面實驗，經(jīng)實驗，只需將外套與半成品的過盈量加大0.05-0.1mm即可順利地車制內(nèi)槽。并且因為接觸面變小了，半成品上入和取出外套的難度并沒有因過盈量的加大而增加。這樣，第一個問題就順利解決了。

     對于第二個問題，我們經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，采用將芯軸加大，增加芯軸與坯料之間的過盈量的方法，并不能達到預期的效果。雖然與以前在較小的芯軸上車削時相比，可以多切兩個半成品。但是切到最后一到兩個產(chǎn)品時，仍然會打滑。且過盈量增加后，坯料裝入芯軸與半成品取下來的難度都增加了，生產(chǎn)效率也大打折扣。

   后又經(jīng)過實驗，可將刀具2的切刀刀刃部分磨短0.1-0.15mm，每兩個半成品之間切斷部分就會不完全切斷，留有0.1-0.15mm的薄皮，將前面的每個切好的半成品與后面剩余的坯料連在一起，這樣一來，即使切到最后一個產(chǎn)品，也是靠整個坯料與芯軸的摩擦力帶動坯料旋轉(zhuǎn)，完全可以順利車削到最后一個產(chǎn)品。

車完后，將半成品整筒取下用裁紙刀割開，再修邊，修邊可達到與傳統(tǒng)工藝第六道工序一樣的效果。于是第二個問題也圓滿的解決了。

 這樣，新工藝中的各種問題都得以圓滿解決，在采用新工藝后，傳統(tǒng)工藝中的第五、八、九、十、十一道工序可以在同一個步驟中完成，大大提高了工效，節(jié)約了很多加工時間。

3）、第三次工藝改進

     按一般的想法，能達到以上的效果已經(jīng)不錯了，不會再有更多的想法。

     但我卻還在考慮是否還能百尺竿頭更進一步。

     經(jīng)過多次考慮，將圖八中的刀具1改進如圖九所示新的刀具1，與圖八中的刀具1不同之處是比前一把刀多了一個臺階，利用這個臺階，在切坯料的時候，每切一個產(chǎn)品，刀具上多出的臺階都能將前一個產(chǎn)品的外圓車好。這樣的話，就可以省略傳統(tǒng)工藝中的第四道工序，于是又節(jié)約了一道工序的時間。

  三、解決問題后的比較與思考

經(jīng)過多次工藝改進后的生產(chǎn)工藝如表二所示：

表二：異型密封圈多次改進后的加工工藝

序號	工序名稱	工序內(nèi)容	設(shè)備	工藝裝備
1	壓制	略	壓力機	不銹鋼壓制模具
2	燒結(jié)	略	燒結(jié)箱
3	車	將坯料輕夾于三爪自動定心卡盤上，車內(nèi)孔Φ26+0.2，車至圖紙要求。	CL6130
4	車	將車好內(nèi)圓的坯料裝入芯軸上用圖九所示的組合刀具切斷	CL6130	圖2所示芯軸
5	修邊	將切好的半成品割開并修邊。		修邊刀
6	車	將半成品裝入車床上預先車好的外套（圖二）上，用內(nèi)孔溝槽成型刀，溝R1的圓弧槽，車至圖紙尺寸。	CL6130	圖3所示外套 （新工藝）
7	檢驗	按產(chǎn)品圖紙檢驗		帶表游標卡尺
8	清洗、入庫	將產(chǎn)品清洗后包裝入庫

從表二可以看出，此異型密封圈的最后加工工藝中，屬于車工的工序只有三道了。與表一傳統(tǒng)工藝中的七道車工工序相比較，節(jié)約了四道工序，并且是在不增加任何其它輔助時間的基礎(chǔ)上節(jié)約出來的。原來傳統(tǒng)工藝的做法，車制所需要的時間是大約平均每件需要五分鐘，而改進后的新工藝平均每件所需時間則為不到兩分鐘。工作效率提高一倍以上。

這樣由于工作效率低導致成本高的問題就得到十分圓滿地解決！

結(jié)束語：

    這次工藝改進帶來的效果是巨大的，每個工件平均需要五分鐘的傳統(tǒng)工藝，經(jīng)過多次改進后變得只需要不到兩分鐘，平均每個工件能節(jié)約三分鐘多，以一萬件產(chǎn)品來計算就能節(jié)約三萬多分鐘，折合五百多小時。這樣就節(jié)約五百多小時的人工、電力、機床損耗，可為工廠帶來巨大的經(jīng)濟效益，還能間接保護環(huán)境。

    表面上看我們可能僅僅看到，工作效率低導致成本高的問題得到了十分圓滿地解決。但如果我們從更加深的層次看待這次工藝改進，實際上這次工藝改進給我們帶來的收獲并不單單只是此異形密封圈個加工效率的提高。同樣的經(jīng)驗也可以用在類似產(chǎn)品之上，只要我們能開動腦筋，有很多類似產(chǎn)品能以相同方法改進工藝，從而在大范圍內(nèi)提高加工效率。