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序言圖1所示焊接殼體組成（以下簡稱殼體組成）是鉤緩裝置緩沖系統(tǒng)的重要部件之一。其內孔車削加工完成后，受結構焊接應力時效釋放和加工工藝性等因素影響，出現(xiàn)了較大的內孔變形，導致尺寸超差的慣性質量問題。經過對各型號殼體組成的內孔變形原因的分析[1]，采用不同的工藝改進措施進行試驗驗證，基本查明了內孔產生變形的主要原因。通過改進殼體組成加工工藝過程，完善加工操作細節(jié)，最終解決了加工后變形造成尺寸超差的慣性質量問題。圖1焊接殼體組成2

殼體組成結構公司已有30余種不同型號的殼體組成，每年生產數(shù)量達4000多件。殼體組成主要由拉環(huán)（見圖2）和殼體（見圖3）兩大零件經焊接組成。殼體外圓分布許多焊接金屬子件，整體結構屬于薄壁深孔類工件[2]。圖2拉環(huán)圖3殼體3

原加工工藝分析3.1原加工工藝殼體組成原加工工藝為：焊接→探傷→精車外圓工藝面→粗車內孔→放置72h釋放應力→精車內孔各尺寸和內螺紋→銑、鏜等加工殼體外形孔和槽。3.2存在的問題圖4為T997殼體組成結構尺寸。對按原工藝加工的7個零件（用于裝配1列高鐵）進行尺寸測量，結果見表1。從表1中的測量結果看，凡外圓尺寸偏差大者，對應的內孔尺寸偏差也大，特別是尺寸偏差超過0.1mm的3個內孔超差的零件，均存在這個規(guī)律。殼體內孔尺寸設計公差帶為0.1mm，加工完成后內孔尺寸偏差均在0.07～0.33mm，超差現(xiàn)象明顯，且數(shù)量占比近半，可以定性為慣性質量問題。圖4T997殼體組成結構尺寸表1T997殼體組成尺寸測量結果（單位：mm）3.3超差對產品的影響殼體內孔超差后，會造成裝配間隙超標，引發(fā)內部零件定位失效，從而導致裝配不合格。經調查，因組裝間隙不合格而返修的部件占比20%，造成大量工時浪費。此外，殼體組成孔口端為M205×3-6H內螺紋，車削螺紋前內徑變形大會造成與端螺母裝配后，因間隙過大導致螺母有脫出的風險，是生產工藝中嚴格控制的關鍵項點。由于殼體組成內孔超差后無法通過重新加工來修復，所以選配大直徑螺母作為解決措施，會導致產品失去互換性，勢必給日后檢修造成不便。如裝配時出現(xiàn)漏檢，大的螺紋內徑與小的螺紋配合會產生嚴重的間隙超標，車鉤長時間交互縱向受力后易形成螺紋預緊力失效，給鉤緩裝置的長期安全運用埋下了隱患。因此，殼體組成內孔加工變形問題涉及行車安全，應及時解決。3.4變形原因分析根據(jù)對殼體組成加工全過程進行跟蹤分析，找出造成殼體組成加工內孔超差的兩個主要原因如下。1）殼體組成焊接后存在焊接應力[3]，加工去除部分表面材料后，應力得到初步釋放；從加工工裝上取下工件后，再次形成時效變形，進一步加大了加工公差。2）殼體外圓分布非對稱接線端子及托臺，易造成類似橢圓的大、小徑現(xiàn)象。4

改進措施根據(jù)尺寸超差系焊接應力造成的這個原因，有針對性地進行工藝改進，提出兩種改進方案。4.1改進方案A針對焊接應力導致變形這一原因，增加去應力退火工藝[4]，以有效消除焊接應力。對一組T997殼體組成在臥式車床上加工內孔后，加溫至300℃，保溫12h，充分冷卻后再分別精加工外圓和內孔。去應力退火后T997殼體組成尺寸測量結果見表2。表2去應力退火后T997殼體組成尺寸測量結果（單位：mm）4.2改進方案B針對加工工藝設計不合理的問題，進行加工工藝改進，把臥式車床原車削外圓再加工內孔的連續(xù)加工，改為先粗車內孔，然后從夾具中取下，放置24h以便充分釋放內應力后，再精加工外圓。工藝改進后T997殼體組成尺寸測量結果見表3。表3工藝改進后T997殼體組成尺寸測量結果（單位：mm）4.3兩種改進方案對比由表2、表3兩組精加工后尺寸公差數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)如下特點。1）表2中外圓加工公差控制在0.03mm以內，表3中外圓加工公差控制0.10mm以內。2）表2中內孔加工公差控制在0.05mm以內，比表1中的數(shù)據(jù)縮小一半，內孔變形控制效果明顯。表3中內孔加工公差控制在0.09mm以內，說明內孔變形得到有效控制。數(shù)據(jù)對比再次說明，外圓工藝面的加工精度對內孔加工精度有很大的影響。外圓加工精度高，內孔尺寸變形量就小。主要原因是數(shù)控車床精加工內孔是以外圓工藝面支撐中心架作為定位，如果外圓變形大，加上殼體為深孔薄壁結構，就很容易引起工件跳動，出現(xiàn)內孔加工變形量大的問題。3）比較兩種改進方案的優(yōu)劣，雖然方案A改善效果更好一些，但是殼體組成數(shù)量多，工件尺寸大，增加熱處理過程后工件周轉頻繁，影響生產效率，成本增加較明顯。方案B雖然加工精度比方案A略低，但也能達到技術要求，后續(xù)還可通過繼續(xù)細化工藝和規(guī)范操作細節(jié)，不斷提高加工精度。綜合考慮，選擇方案B作為控制殼體組成內孔加工變形的改進措施。5

改進后的加工工藝根據(jù)前述研究結論，對T997殼體組成按改進方案B加大了試生產批量，經過多批次的加工工藝驗證，進一步實施工藝細化步驟，逐步完善加工工藝，最終內孔加工尺寸偏差可穩(wěn)定地控制在0.08mm以內，大大降低了操作人員對內孔精度控制的難度。工藝改進主要是將原車削外圓工序改為分成兩個工序實現(xiàn)，具體工藝步驟如下。1）半精車內孔。車φ201mm內孔至尺寸φ199mm，孔口倒角1.5mm×30°，從機床上拆下工件，放置24h?？卓诘菇堑哪康氖菫橄乱还ば蚓囃鈭A時，尾座頂針頂在殼體孔口倒角處，保證內孔與外圓同心。同樣，在精車內孔時，頂正殼體保證外圓回轉精度。放置24h，主要是由于內孔加工余量大，半精車后要進行應力釋放，從而避免直接精車引起外圓變形大。2）精車外圓工藝面（尺寸≥220mm），保證圓度公差在0.05mm以內。主要是為精加工內孔工序保證中心架的回轉精度。6

細化作業(yè)規(guī)范采用新工藝生產一段時間后，仍有個別超差零件出現(xiàn)。通過分析，發(fā)現(xiàn)屬操作環(huán)節(jié)暴露出的問題。為規(guī)范操作，更好地保證加工質量，特細化作業(yè)規(guī)范，強調如下幾點。1）尾座頂針頂緊殼體孔口倒角處，精車外圓后，在精車內孔工序發(fā)現(xiàn)內孔與外圓不同軸現(xiàn)象，經檢查，發(fā)現(xiàn)是由臥式車床尾座軸線與主軸不同軸造成的，及時調整后加工質量穩(wěn)定?？梢?，機床尾座定位精度差對加工精度有一定的影響，要求今后定期校正尾座精度。2）修打拉環(huán)中心孔。拉環(huán)原中心孔是在其他工序完成的，通過焊接機器人裝夾定位焊接殼體組成（見圖5），拉環(huán)中心與殼體中心有不同軸的現(xiàn)象。還有個別中心孔加工質量差，造成工件跳動，都影響加工精度。通過重新修打拉環(huán)中心孔，保證精車外圓和內孔兩工序加工回轉精度一致；同時對一些殼體組成沒有修打拉環(huán)中心孔工序的，要求增加修打拉環(huán)中心孔工序。圖5通過焊接機器人裝夾定位焊接殼體組成3）精車內孔工序要求用百分表檢測外圓工藝面跳動。目的是確保殼體組成上中心架處外圓回轉精度，將導致變形的因素的影響降到最低程度。7

工藝總結與推廣應用經過對殼體組成超差問題的原因分析，在找出焊接應力是根本原因的基礎上，有針對性地進行了兩種方案的工藝改進，均取得了圓滿成功。在綜合考慮成本和效率的基礎上，以方案B為基礎進行了多批次小批量試生產取得成功后，又針對加工中出現(xiàn)的個別現(xiàn)象細化了作業(yè)規(guī)范，使加工工藝最終得以全面完善。目前，T997殼體組成內孔加工變形量基本控制在0.05mm以內，比改進前實際加工公差縮小50%以上，獲得了較好的工藝改進效果。此外，運用新工藝對多種型號殼體組成進一步實施加工驗證。由于每一種殼體組成的尺寸結構、加工余量和焊接子件位置結構不同，所以采取的工藝細化措施也應有所側重。但修打拉環(huán)中心孔、精車外圓工藝面并嚴格控制圓度公差的工藝細節(jié)均需嚴格執(zhí)行。自實施“解決焊接殼體組成內孔加工變形慣性質量問題”攻關項目以來，共完成30余種型號的殼體組成內孔加工變形慣性質量工藝改進的驗證，批量生產的加工變形量都能控制在0.02～0.0