基于某公司密封環(huán)加工工藝過程分析及優(yōu)化建議

王春梅 王天周

【摘要】密封環(huán)因其壁薄，加工難也成了行業(yè)內(nèi)棘手的事情。以典型零件加工為例探討薄壁環(huán)形工件在加工過程中存在的易變形、工件尺寸及表面粗糙度不易保證等技術(shù)問題，對加工難點進行分析，給出了工藝路線和加工方案，通過優(yōu)化工藝、完善夾具設計，實現(xiàn)有效解決密封環(huán)形加工難題，為加工薄壁環(huán)形零件提供了一定借鑒。

【關鍵詞】密封環(huán) 過程分析 工藝優(yōu)化

密封環(huán)是傳統(tǒng)機械領域和動力機械中必不可少的工作元件。雖然密封環(huán)不是機器運行中最主要的部件，卻對企業(yè)、機器設備的安全運行起著舉足輕重的作用。密封環(huán)的難加工性，以及高精度和表面粗糙度，都是密封組件研究領域的關鍵性問題，這一類問題的研究與突破，對我國在密封研究領域的發(fā)展和整個國家科技創(chuàng)新能力的進步都具有重要的意義。

1 典型工件分析

1.1 工件的基本情況

以公司某殼體密封環(huán)的加工為例，該零件為薄壁環(huán)形工件，零件固溶處理；材料為06Cr17Ni12Mn2；零件毛坯作著色探傷檢查，符合JB/T8543.2標準Ⅱ級驗收；壁厚為4.8mm，內(nèi)孔、外圓粗糙度Ra3.2um；零件內(nèi)孔鍍鉻，鍍層厚度應均勻，并去除兩端的瘤子；銳角倒鈍C0.5。其形狀及尺寸如圖1所示。

1.2 工件主要加工難點

由圖1可以看出，內(nèi)孔、外圓尺寸要求及形位公差要求是該工件最主要的加工難點。

因為零件壁薄，材料受切削力作用及切削熱影響極易發(fā)生變形；裝夾困難，零件內(nèi)外圓尺寸公差、圓度均難以保證；還存在切削時刀具易崩刃、磨損，工件甩出等現(xiàn)象。為保證該工件內(nèi)孔、外圓的同軸度，以及減小其加工后的變形量，該工件半精加工為精加工預留了余量。這些加工難點的存在，使得加工過程中刀具選擇、加工工藝路線安排、切削用量選擇、工藝裝夾方式確定及夾具開發(fā)等問題成為影響工件是否合格的關鍵。

2 加工工藝過程分析

為了確保零件加工精度，縮短零件生產(chǎn)周期，首先要對加工工藝路線、加工方案進行分析和確定。

2.1 加工工藝路線制定

依據(jù)工件結(jié)構(gòu)，基本加工工藝路線確定如下：（1）備料，下料φ130×130并檢查。（2）車，粗車端面，夾位φ128×70，鉆車內(nèi)孔至φ70。（3）車，夾夾位外圓，粗車端面（總長至 127），端面拉水線，粗車外圓、內(nèi)孔，切斷（總長至24）。（4）車，自車工藝塞子，輕夾外圓，車端面（總長至23.4），倒角。（5）檢，按圖對毛坯作著色探傷，按JB/TJB/T8543.2標準Ⅱ級驗收。（6）熱處理，定性，除粗加工應力。（7）磨，三爪卡盤定位，水線端面為基準，磨平端面，翻面磨平另一端面（總長至22.8）。（8）車，以工序3外圓及端面定位，自車定位止口，校正夾具，壓緊壓車內(nèi)孔至φ108+0.30+0.25，倒角。（9）鍍鉻，內(nèi)孔鍍鉻，單邊留加工余量0.3-0.4，其余未鍍鉻部分均應保護。（10）鉗，去鍍鉻毛刺。沮磨，三爪卡盤定位，磨平兩端面，總長至尺寸。（12）磨，車間自備夾具，以工序3所車外圓及端面定位，校正夾具，磨內(nèi)孔至尺寸，倒角。（13）車，以內(nèi)孔和大斷面定位，車間自備夾具，校正夾具，精車（D 117.6n6倒角。（14）檢查。

2.2 加工方案確定

（1）加工刀具的選擇，采用機夾刀，立方氮化硼可轉(zhuǎn)位刀片。（2）砂輪的選擇，根據(jù)加工零件材料，選擇合適的端面磨削、內(nèi)孔磨削砂輪。（3）夾緊力確定，依據(jù)經(jīng)驗，試切、檢測后確定。（4）切削用量選擇，依據(jù)圖紙要求、加工經(jīng)驗，試切檢驗并調(diào)整、確定。（5）加工設備選擇，普車、數(shù)車（C6140）、平面磨床（M7130）、內(nèi)孔磨床（M2110）。（6）根據(jù)產(chǎn)品零件圖紙要求及工藝過程卡要求，自行合理選擇、制作夾具。

3 加工工藝優(yōu)化建議

3.1 加工過程出現(xiàn)的常見問題

①依據(jù)確定的加工工藝過程卡片指導現(xiàn)場生產(chǎn)，出現(xiàn)了夾緊力不確定，切削用量不具體，不技術(shù)能力、不同時空、不同情緒的工人生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差異明顯的情況。②因為自制夾具，出現(xiàn)夾具本身尺寸公差、形位公差不到位的情況。③多工序流轉(zhuǎn)，使得加工定位基準不統(tǒng)一，增大累計誤差。④自制夾具，隨意性較大，延長產(chǎn)品生產(chǎn)周期，增加了加工輔助時間。

3.2 改進建議

針對加工過程中出現(xiàn)的影響產(chǎn)品質(zhì)量的常見問題，提出以下優(yōu)化建議：①針對夾緊力不確定，切削用量不具體，不技術(shù)能力、不同時空、不同情緒的工人生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差異明顯的情況。建議對同類產(chǎn)品進行生產(chǎn)前切削用量預算，加工過程數(shù)據(jù)采集并數(shù)理統(tǒng)計分析，總結(jié)出具有指導意義的參考值。②針對自制夾具，出現(xiàn)夾具本身尺寸公差、形位公差不到位的情況。建議進行專門化、可調(diào)式夾具，多動能組合夾具的開發(fā)與設計。③針對多工序流轉(zhuǎn)，使得加工定位基準不統(tǒng)一的情況。建議對重要零件，開發(fā)可行性好的隨行夾具。

為了有效提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，優(yōu)化產(chǎn)品加工工藝過程，應結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)實際，統(tǒng)籌管理工藝制定、夾具開發(fā)、過程質(zhì)量控制、過程切削參數(shù)等各個環(huán)節(jié)，形成基本工藝過程科學性強、可行性高的加工過程文件，不斷優(yōu)化同類產(chǎn)品中難加工產(chǎn)品工藝、定位基準、夾具及加工參數(shù)。

4 結(jié)語

通過以上方法，對關鍵工序進行有力把控，竭力排除對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響的可能因素，加工后的工件內(nèi)孔表面粗糙度達到了Ra3.2um，形位公差完全達到設計要求，一次交驗合格率有效提升。

參考文獻：

[1]陸劍中，孫家寧；金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]顧永泉；機械密封實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社.