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摘要：本文的主要内容是通过调整焊接固定环工艺流程，降低了工艺流程中焊接变形的影响，提高固定环周圈螺纹孔相对于止口的位置度。
关键词：焊接变形 固定环 位置度
中图分类号：J523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-408-01
本文通过对现有的工艺流程进行跟踪、分析并对其进行优化，减小了焊接变形产品位置度的影响，提高了加工质量。
一、存在的问题：
在装配时，固定环止口与底板止口配合后，底板周圈螺栓过孔与固定环周圈螺纹孔错偏，6条螺栓只能连接3-4条，其余螺栓无法拧入。现场试装，发现止口配合后固定环螺纹孔与底板螺栓过孔出现错偏，其主要问题与底板和圆管总成两个相关件的配合有关。
对底板周圈螺栓过孔进行三坐标测量，结果符合图纸要求，则主要问题出现在圆管总成上，可以基本确定为圆管总成固定环周圈螺纹孔位置度超差。圆管总成固定环周圈螺纹孔位置度超差的主要原因有两个方面：
1、固定环自身周圈螺纹孔位置度超差（如图1所示）。
图1
2、工艺流程出现问题，造成周圈螺纹孔位置度超差。通过固定环内孔与圆管外圆间隙配合后，通过焊接形成桥壳总成。在焊接时由于焊接的原因，出现固定环偏，以及圆管总成的弯曲、变形等情况，在加工完固定环止口后，由于基准的转化，造成固定环止口与螺纹孔分度圆同轴度超差，周圈螺纹孔位置度超差，导致底板与固定环止口配合时底板周圈螺栓过孔与固定环螺纹孔无法连接。
二、原因分析
2.1、针对上述两因素经行分析，经检测固定环自身位置度符合要求，则确定引起上述问题的主要原因是：车削完圆管总成后，车削的固定环止口与固定环周圈螺纹孔分度圆同轴度超差，导致通过止口配合后，底板螺栓过孔与固定环螺纹周圈孔分度圆错偏，难以装配。要解决固定环止口与周圈螺纹孔分度圆同轴度超差的问题，先分析圆管总成的工艺流程，主要如下：
1）工序：镗削外圆及端面
2）工序：摩擦装焊轴头
3）工序：校直两端轴头
4）工序：精镗轴头内孔及端面、坡口
5）工序：半精车圆管总成外圆
6）工序：装配、焊接固定环
7）工序：精车轴头外圆及固定环止口
8）工序：磨削轴头外圆。
2.2、上述的工艺流程，1）、2）、3）、6）工序属于焊接工序，4）、5）、7）、8）属于机加工工序，此种工艺流程在设计的时候，对于误差累计以及同轴度误差形成的主要原因考虑不够全面，主要有：
1）校直两端轴头工序：此时的校直并没有固定环，只是校直了圆管总成，保证粗车时的加工余量，对于固定环与圆管之间的同轴度没有影响。
2）装配、点焊焊接固定环工序：外圆精加工尺寸为φ140-0.10 -0.15，固定环内孔为φ140+0.063 0，所以固定环与圆管总成外圆配合最大间隙为0.23mm，则其焊接时最大偏量为0.23mm。
3）装配、焊接固定环工序：焊接时只是区域焊接，圆管总成属于空心壳体，在区域焊接后，容易形成翘曲变形，导致轴头两端定位坡口与固定环外圆之间同轴度严重超差，最大变形量约为0.80mm左右。
按照整個工艺流程的误差累计进行分析、将所有的误差转换为圆管的坡口与固定环外径之间的误差进行计算：
固定环自身位置度误差T1：按照“图2”显示计算，固定环内孔与外圆的同轴度要求φ0.06mm，螺纹孔相对于内孔位置度要求φ0.10mm，按照极限法计算螺纹孔相对法兰外径位置度最大为T1=0.1mm+0.06mm=0.16mm。
装配固定环误差T2：以圆管两端坡口定位粗车外圆直径保证尺寸φ140-0.10 -0.15，固定环内孔直径为φ140+0.063 0，装配后固定环与圆管总成之间的最大间隙则可以间接地反映固定环外径与坡口的同轴度T2=0.15mm+0.063mm=0.213mm；
焊接固定环变形误差T3：焊接完固定环后，以两端的坡口为基准，对固定环外圆同轴度进行随机测量，获得以下数据：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
左端 0.68 1.17 0.57 0.32 0.52 0.80 1.02 0.96 0.53 0.33
右端 0.33 0.75 0.60 0.49 0.67 0.74 0.63 0.75 0.66 0.41
按照上述数据显示，焊接变形量比较大，假定装配的同轴度为0.213mm，则焊接变形引起的同轴度误差为T3=1.17mm-0.213mm=0.957mm
按照极限法计算则总的极限误差为：T总=T1+T2+T3=1.33mm。
因此、上述工艺方案，在整个的加工流程设计上存在重大的缺陷，没有考虑到焊接时固定环时，圆管总成的弯曲变形对整个固定环位置度的影响，造成了固定环螺纹孔分度圆与固定环止口同轴度严重超差，导致装配困难。
三、改进措施
针对上述的实际情况，主要的问题存在于焊接固定环时的变形，我们重新设计了新的工艺方案及加工流程。如下：
1）工序：镗削圆管外圆及端面
2）工序：装配固定环、摩擦装焊轴头
3）工序：点焊、焊接固定环
4）工序：校直固定环，保证固定环外圆跳动
5）工序：精镗内孔及端面、坡口
6）工序：精车轴头外圆及固定环止口
上述工艺方案：1）、2）、3）、4）工序属于焊接工序，5）、6）属于机加工序，此种工艺方案的优势在于：
1、在焊接完固定环之后，对固定环外圆进行校直，保证固定环外圆跳动小于0.2mm，以固定环外圆为基准精镗轴头内孔及坡口，再以坡口进位精车固定环止口。整个的工艺流程消除了焊接造成的变型误差。
2、通过定位基准的转换，固定环—坡口—固定环止口，整个加工过程的误差非常小，所以固定环止口与固定环外径之间的同轴度非常小，固定环周圈螺纹孔位置度非常小。
四、结果验证
本次通过工艺方案的改进，固定环位置度由原来的0.5-1.7mm，现在可以稳定控制在0.35mm以内，满足了图纸要求。工序内容由原来的9道工序，减少为8道工序，减少了工件在流转的次数，大幅度提高了生产效率。
关键词：焊接变形 固定环 位置度
中图分类号：J523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-408-01
本文通过对现有的工艺流程进行跟踪、分析并对其进行优化，减小了焊接变形产品位置度的影响，提高了加工质量。
一、存在的问题：
在装配时，固定环止口与底板止口配合后，底板周圈螺栓过孔与固定环周圈螺纹孔错偏，6条螺栓只能连接3-4条，其余螺栓无法拧入。现场试装，发现止口配合后固定环螺纹孔与底板螺栓过孔出现错偏，其主要问题与底板和圆管总成两个相关件的配合有关。
对底板周圈螺栓过孔进行三坐标测量，结果符合图纸要求，则主要问题出现在圆管总成上，可以基本确定为圆管总成固定环周圈螺纹孔位置度超差。圆管总成固定环周圈螺纹孔位置度超差的主要原因有两个方面：
1、固定环自身周圈螺纹孔位置度超差（如图1所示）。
图1
2、工艺流程出现问题，造成周圈螺纹孔位置度超差。通过固定环内孔与圆管外圆间隙配合后，通过焊接形成桥壳总成。在焊接时由于焊接的原因，出现固定环偏，以及圆管总成的弯曲、变形等情况，在加工完固定环止口后，由于基准的转化，造成固定环止口与螺纹孔分度圆同轴度超差，周圈螺纹孔位置度超差，导致底板与固定环止口配合时底板周圈螺栓过孔与固定环螺纹孔无法连接。
二、原因分析
2.1、针对上述两因素经行分析，经检测固定环自身位置度符合要求，则确定引起上述问题的主要原因是：车削完圆管总成后，车削的固定环止口与固定环周圈螺纹孔分度圆同轴度超差，导致通过止口配合后，底板螺栓过孔与固定环螺纹周圈孔分度圆错偏，难以装配。要解决固定环止口与周圈螺纹孔分度圆同轴度超差的问题，先分析圆管总成的工艺流程，主要如下：
1）工序：镗削外圆及端面
2）工序：摩擦装焊轴头
3）工序：校直两端轴头
4）工序：精镗轴头内孔及端面、坡口
5）工序：半精车圆管总成外圆
6）工序：装配、焊接固定环
7）工序：精车轴头外圆及固定环止口
8）工序：磨削轴头外圆。
2.2、上述的工艺流程，1）、2）、3）、6）工序属于焊接工序，4）、5）、7）、8）属于机加工工序，此种工艺流程在设计的时候，对于误差累计以及同轴度误差形成的主要原因考虑不够全面，主要有：
1）校直两端轴头工序：此时的校直并没有固定环，只是校直了圆管总成，保证粗车时的加工余量，对于固定环与圆管之间的同轴度没有影响。
2）装配、点焊焊接固定环工序：外圆精加工尺寸为φ140-0.10 -0.15，固定环内孔为φ140+0.063 0，所以固定环与圆管总成外圆配合最大间隙为0.23mm，则其焊接时最大偏量为0.23mm。
3）装配、焊接固定环工序：焊接时只是区域焊接，圆管总成属于空心壳体，在区域焊接后，容易形成翘曲变形，导致轴头两端定位坡口与固定环外圆之间同轴度严重超差，最大变形量约为0.80mm左右。
按照整個工艺流程的误差累计进行分析、将所有的误差转换为圆管的坡口与固定环外径之间的误差进行计算：
固定环自身位置度误差T1：按照“图2”显示计算，固定环内孔与外圆的同轴度要求φ0.06mm，螺纹孔相对于内孔位置度要求φ0.10mm，按照极限法计算螺纹孔相对法兰外径位置度最大为T1=0.1mm+0.06mm=0.16mm。
装配固定环误差T2：以圆管两端坡口定位粗车外圆直径保证尺寸φ140-0.10 -0.15，固定环内孔直径为φ140+0.063 0，装配后固定环与圆管总成之间的最大间隙则可以间接地反映固定环外径与坡口的同轴度T2=0.15mm+0.063mm=0.213mm；
焊接固定环变形误差T3：焊接完固定环后，以两端的坡口为基准，对固定环外圆同轴度进行随机测量，获得以下数据：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
左端 0.68 1.17 0.57 0.32 0.52 0.80 1.02 0.96 0.53 0.33
右端 0.33 0.75 0.60 0.49 0.67 0.74 0.63 0.75 0.66 0.41
按照上述数据显示，焊接变形量比较大，假定装配的同轴度为0.213mm，则焊接变形引起的同轴度误差为T3=1.17mm-0.213mm=0.957mm
按照极限法计算则总的极限误差为：T总=T1+T2+T3=1.33mm。
因此、上述工艺方案，在整个的加工流程设计上存在重大的缺陷，没有考虑到焊接时固定环时，圆管总成的弯曲变形对整个固定环位置度的影响，造成了固定环螺纹孔分度圆与固定环止口同轴度严重超差，导致装配困难。
三、改进措施
针对上述的实际情况，主要的问题存在于焊接固定环时的变形，我们重新设计了新的工艺方案及加工流程。如下：
1）工序：镗削圆管外圆及端面
2）工序：装配固定环、摩擦装焊轴头
3）工序：点焊、焊接固定环
4）工序：校直固定环，保证固定环外圆跳动
5）工序：精镗内孔及端面、坡口
6）工序：精车轴头外圆及固定环止口
上述工艺方案：1）、2）、3）、4）工序属于焊接工序，5）、6）属于机加工序，此种工艺方案的优势在于：
1、在焊接完固定环之后，对固定环外圆进行校直，保证固定环外圆跳动小于0.2mm，以固定环外圆为基准精镗轴头内孔及坡口，再以坡口进位精车固定环止口。整个的工艺流程消除了焊接造成的变型误差。
2、通过定位基准的转换，固定环—坡口—固定环止口，整个加工过程的误差非常小，所以固定环止口与固定环外径之间的同轴度非常小，固定环周圈螺纹孔位置度非常小。
四、结果验证
本次通过工艺方案的改进，固定环位置度由原来的0.5-1.7mm，现在可以稳定控制在0.35mm以内，满足了图纸要求。工序内容由原来的9道工序，减少为8道工序，减少了工件在流转的次数，大幅度提高了生产效率。