試析薄壁環(huán)形件零件加工變形的解決措施

紀(jì)微微高克趙喆

（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

1 前言

為了更好的改善跑道B的潤滑功能，重新更改了結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的改變，使制造工藝的難度加大，零件的變形帶來的形位公差、尺寸公差的合格率很低，不能滿足零件的批量穩(wěn)定性。為了完成攻關(guān)任務(wù)，我們從加工工藝路線、工裝、加工切削參數(shù)入手對其進(jìn)行了攻關(guān)研制，以便找到影響加工變形因素，使加工的零件符合圖紙要求。

2 試析薄壁環(huán)形件零件加工變形措施

跑道B零件工作環(huán)境比較苛刻，材料為40CrN－iMoA。40CrNiMoA是合金鋼的其中一種，也稱合金鋼，它是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素（總含量不超過5%）而制成的鋼種?；瘜W(xué)成分見下表1：

表1 ，40CrNiMoA的化學(xué)成分

其中的Mo能細(xì)化晶粒，提高回火抗力，消除第II類回火抗性。40CrNiMoA鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和良好的淬透性，又具有抗過熱的穩(wěn)定性。調(diào)質(zhì)后，金相組織為索氏體或托氏體，加工難度很大。

跑道B的主要的技術(shù)條件為：內(nèi)孔尺寸ф150.7+0.015，圓柱度為0.015mm.工藝磨加工外圓尺寸要求達(dá)到ф159.86-0.02，銑半圓槽深0.45+0.1.

跑道B的原工藝路線如下：

0毛料→1粗車內(nèi)孔外圓及端面→2半精車外圓及端面→3車外圓及端面→4精車內(nèi)孔外圓及端面→5穩(wěn)定處理→6磨端面→7磨內(nèi)孔→8磨外圓→9加工半圓槽（以后工序略）加工中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)狀調(diào)查

2 加工中出現(xiàn)的問題：

由于在加工跑道B過程中，磨削內(nèi)外園和銑半圓槽時零件變形，很難加工出合格的產(chǎn)品。

根據(jù)跑道B零件的結(jié)構(gòu)特點是外圓直徑尺寸ф160，壁厚為4.5mm，若按原工藝內(nèi)容進(jìn)行加工，那么零件的尺寸精度和形狀公差根本達(dá)不到設(shè)計要求。即零件變成橢圓形、半圓槽深度超差。由此可以看出加工工藝內(nèi)容、工裝等還存在著不完善的地方。所以要加工出滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品，就必須找出存在的問題進(jìn)行分析研究，以解決加工變形問題。

3 原因分析

根據(jù)實際加工產(chǎn)品的超差情況，經(jīng)過研究分析認(rèn)為影響加工變形的主要因素有：

1）工藝路線合理性問題

零件在磨削后，零件的形位公差、尺寸公差都能滿足技術(shù)條件要求。進(jìn)行下一道銑槽工序時，因裝夾力、切削力共同作用，使得零件二次變形，破壞了磨削時的狀態(tài)。如果調(diào)整工藝路線由車—磨—銑變?yōu)檐嚒姟ィO(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)又不重合，加工精度被人為的加嚴(yán)，出現(xiàn)了控制變形與內(nèi)控尺寸精度的矛盾。

2）工裝問題

a.工藝7、8工序磨加工內(nèi)外圓時由于無專用磨夾具，在用卡盤裝夾時，零件產(chǎn)生夾緊力變形。

b.工藝9工序銑加工半圓槽時由于夾具與零件配合便面間隙0.2～0.6過大，造成銑加工變形，半圓槽深度不合格。

3)切削用量問題

切削用量選用不合理，在零件加工時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力使零件變形超差。主要是磨削參數(shù)的選擇，冷卻方式的選擇。

解決措施

1）工藝路線的調(diào)整

為了控制零件的變形，采取車—銑—磨的工藝路線，將銑半圓槽深0.45+0.1間接保證，即車加工時尺寸為ф160.06-0.05，銑槽槽深0.55+0.05。圖紙最終槽深0.45+0.1由磨加工ф159.86-0.05來保證，其尺寸鏈見圖1。調(diào)整完工藝路線后，因磨削應(yīng)力釋放的問題，在精磨內(nèi)外表面后，增加了自然失效工序。根據(jù)零件的實際測量試驗，自然失效48小時，磨削應(yīng)力就減小到允許范圍內(nèi)。

圖1 磨削尺寸鏈

2）解決工裝裝夾應(yīng)力問題

a制造7工序磨外圓夾具，夾具采用全表面內(nèi)漲結(jié)構(gòu)，很好地解決了裝夾力的變形問題；

b更改并返修了9工序銑工序夾具，保證零件與夾具配合間隙為過渡配合，保證了30個半圓槽的槽深0.55+0.05。

c6工序磨內(nèi)孔的加工采用磁力盤安裝趙正來加工零件，這樣可減少零件安裝時的壓緊變形。

3）選擇合理的切削用量

在進(jìn)行7、8工序磨加工時選擇了相對較合理的切削參數(shù)以最大限度減少加工時的應(yīng)力變形.

切削速度：60r/min

進(jìn)給量：手動控制小進(jìn)給量

切削深度：0.005mm

b在進(jìn)行9工序銑半圓槽時切削速度選定為118r/min、手動控制小進(jìn)給量和小切削深度，這樣保證了銑加工時產(chǎn)生的變形，使半圓槽的深度滿足要求。

5 效果檢驗

按新制造和返修后的工裝、增加的工序內(nèi)容、要求的切削用量進(jìn)行加工。30余件均符合了工藝7、8、9工序的規(guī)定尺寸要求ф150.7+0.015、ф159.86+0.02、0.45+0.1（30處）和形狀公差要求。保證了產(chǎn)品質(zhì)量。圓滿的完成了攻關(guān)內(nèi)容

結(jié)果討論與分析

通過反復(fù)的分析研究，并采取了上述行之有效的措施，解決了該零件在磨加工及銑加工時的變形問題，證明了此方案的合理性、可行性。也為以后加工同類零件積累了經(jīng)驗。

通過攻關(guān)解決了跑道B薄壁件變形的問題。在試驗加工中，主要問題是夾具問題，現(xiàn)已通過實踐得到證明。此次攻關(guān)雖然取得了一些成績，但我們還要不斷的總結(jié)、改進(jìn)和提高，為今后薄壁件的研制工作起到一個好的借鑒作用

結(jié)論

通過我們的共同努力，找出了影響該零件加工變形的為主要原因并采取了相應(yīng)的解決措施，且措施行之有效。使各立項技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定的要求圓滿的完成了。

本次攻關(guān)的內(nèi)容。同時也在實踐中學(xué)到了一些實際加工經(jīng)驗，為公司以后的攻關(guān)研究奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。通過攻關(guān)解決了跑道B在加工中易變形的難題。但有很多工作有待在以后的工作中去積累完善，使我們加工的產(chǎn)品在質(zhì)量上更高、更好。

[1]編輯委員會.中國航空材料手冊[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[2]李企芳.難加工材料的加工技術(shù)[M].北京：北京科技出版社，1992.

[3]劉黨生.金屬切削原理與刀具[M].北京:北京理工大學(xué)出版，2009.