聚四氟乙烯衬套加工变形的研究分析

于家祥，方军，汪亦凡，郭林帅

（1.安徽天航机电有限公司，安徽芜湖 241000；2.国营芜湖机械厂，安徽芜湖 241000）

聚四氟乙烯衬套有很高的耐腐蚀性，主要起密封、润滑等作用，被应用于某型飞机修理过程中的众多重要环节，也是修理过程中不可忽视的部分[1-3]。一直以来，某单位生产的该类衬套合格率普遍较低，随着相关装备性能不断地研发改进，氟塑料零件应用占比逐渐增加，飞机修理任务也越来越重，现有的一般加工方式，势必不能满足飞机大修的需求。本文就该类零件加工变形合格率低的原因进行了剖析，并提出了有效的解决措施。

1 统计与分析

对某单位2020年下半年生产的该类衬套合格率进行统计，合格情况如表1所示。

表1 2020年下半年合格率统计表

由表1可以看出，该类产品生产合格率不超过40.0%，合格率较低，该情况导致零件的生产成本上升，造成了人力、设备资源的大量浪费，严重影响生产单位的质量形象，带来较大的经济损失。

产品修理流程需经接收、分解、故检、修理、试验、交付、封存七个阶段。衬套发生变形，采用常规的目视法和检测无法直接确定其故障原因。需要重新进行分解、修理、试验，大大延长了修理周期，费时费力。为解决上述问题，研究人员将6个批次聚四氟乙烯衬套的不合格情况按不合格类别进一步分类统计，结果如表2所示。从数据中可以看出，聚四氟乙烯衬套加工外圆变形不合格（外圆轴向尺寸收缩大）占比为90.68%，为该衬套不合格的主要成因。

表2 不合格类别调查表

2 原因与分析

针对聚四氟乙烯衬套加工变形的主要原因-外圆轴向尺寸收缩大，结合生产现场及工序流转等进行剖析，发现可能造成“外圆轴向尺寸收缩大”的原因有以下三点：①设备保养不到位，精度不够；②切削液流量大小不合理；③装夹方式与卡盘夹紧压力大小不合理。

2.1 设备精度

使用指定机床设备加工样件，再委托计量站检测测量样件的平行度、同轴度、垂直度等数据，依据《金属切削手册》判断是否合格[4]，结果如表3所示。

表3 样件检测数据结果

通过机床加工样件的8个检测数据可以看出，机床精度无法满足加工技术要求并非造成“外圆轴向尺寸收缩大”的原因。

2.2 切削液流量

调查发现现场车削外圆时切削液流量为全流量的30%，为验证切削液流量对外形尺寸的影响程度，选用相同的机床，相同衬套材料在切削液流量为30%、50%、100%三种条件下，分别加工3个批次的样件，测量其外形尺寸并与检测数据进行对比，结果如表4所示。

表4 加工合格统计表

在切削液流量分别为30%、50%和100%的3次试验中，外形尺寸合格的件数没有随着冷却液流量增加发生明显变化。说明切削液的浇注流量并不会对外形尺寸合格率产生影响。

2.3 装夹方式与卡盘夹紧压力

如图1所示，使用三爪自定心和胎具装夹聚四氟乙烯衬套，卡盘夹紧压力由小到大逐渐增加，记录该衬套对应的开口变形数据，结果如图2所示。根据上图分析得出，未使用辅助胎具装夹和卡爪压力太大是造成“外圆轴向尺寸收缩大”的主要原因。

图1 装夹演示图

图2 卡盘压力与变形量统计图

3 解决措施

找出聚四氟乙烯衬套加工变形导致合格率低的主要原因后，研究人员通过改变装夹方式以及选定合适的卡盘夹紧压力进行试验，寻找解决衬套加工变形的具体措施。

如图3所示，改进装夹方式，能有效解决棒材装跳动和装夹变形，选用辅助工具装夹，并伸出适中的长度。卡盘夹紧压力在“2.3 装夹方式与卡盘夹紧压力”部分已进行研究，从“图2”可以明显看出：当卡盘夹紧压力超过8MPa之后，聚四氟乙烯衬套的开口变形量急剧增加，遂将卡盘夹紧压力确定为8MPa。确定上述了解决措施之后，对某单位2021年一季度生产的该类衬套合格率进行统计，合格情况如表5所示，并随机抽取6个批次6件产品对外圆数据进行测量统计，如表6所示。

图3 改进的装夹演示图

表5 2021年一季度合格率统计表

表6 外圆测量数据统计表

计算该3个月的平均合格率为：

(94%+95%+96%)/3=95.0%

从以上数据可以得出：改变装夹方式以及合适的卡盘夹紧压力，可有效解决聚四氟乙烯衬套加工变形问题。

聚四氟乙烯衬套主要起密封及润滑等作用，应用于某修理过程中的众多重要环节，是修理过程中不可忽视的一部分。本文通过对其加工工艺的研究分析与改进，有效地提高了其生产合格率，提升了相关单位的生产效益与质量形象。