薄壁類零件的加工工藝研究

萬 雯

（上海城建職業(yè)學(xué)院 人工智能應(yīng)用學(xué)院 上海 201415）

零件由于的機械加工過程中，常常會由于內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生變形，尤其是有色金屬鋁、鎂合金的加工。內(nèi)應(yīng)力引起的翹曲、側(cè)彎和扭曲等形式的變形頻繁出現(xiàn)，會嚴(yán)重影響零件的加工質(zhì)量及加工效率。薄壁筒類零件由于壁薄、剛性差、易變形，用一般方法加工比較困難。圖1為某企業(yè)鋁合金襯筒零件，零件具有直徑大、壁薄長度較長的結(jié)構(gòu)特點，屬典型直筒薄壁類零件。在生產(chǎn)過程中，存在不易裝夾、易振刀，尺寸不穩(wěn)定等現(xiàn)象，加工困難，故障率高[1]。針對以上問題該產(chǎn)品零件進行了加工工藝的研究探討。

圖1 零件示意圖

1 加工難點

（1）裝夾定位難以實現(xiàn)。該零件為薄壁（單邊最薄2.5mm）件，結(jié)構(gòu)為直筒，按照通常的車削加工方法進行裝加定位可實現(xiàn)性不強。

（2）車削過程容易讓刀、振刀，加工困難。零件由Φ135×70 mm的實心鋁圓坯料采用內(nèi)外分層去余量加工，壁厚加工到2.5 mm，當(dāng)零件壁厚加工到圖紙尺寸時，極易出現(xiàn)讓刀、振刀現(xiàn)象。

夾持棒料一次加工成型。若一次加工成型，一般的工藝方法為：①先內(nèi)外去余量，保證內(nèi)孔和外圓距既定尺寸5 mm最小。②將內(nèi)孔加工（或外圓）到尺寸。③分層車削，逼近給定尺寸。根據(jù)現(xiàn)場加工經(jīng)驗，在分層車削過程中會出現(xiàn)以下問題：在靠近尺寸時，由于零件壁薄且零件較長，存在較嚴(yán)重讓刀現(xiàn)象，造成零件嚴(yán)重振刀，無法切削。鑒于以上分析，一次車削加工完成存在較大困難。

2 改進工藝措施

采用先加工孔到尺寸，配芯軸車外圓的加工方法。具體方法為：先將孔鏜到尺寸，配芯軸，保證間隙配合（配合間隙0.01－0.04之間）。零件材料為鋁件，為避免材料親和，芯軸材料采用鋼料。與常用芯軸不同，芯軸不能靠頂尖孔支撐，須將其鑲嵌在頂尖上，保證其配合為過盈配合。為保證芯軸可使用性，必須使芯軸外圓與內(nèi)孔有較好的一致性[2]。因此，在配車芯軸的過程中，采用以下方法：

（1）車平芯軸兩端面，在其一端配車與頂尖圓柱配合的過盈孔，保證過盈量0.01 mm～0.03 mm。

（2）將芯軸鑲嵌在頂尖上，將頂尖裝在車床尾座上。

（3）移動尾座，使頂尖伸出后保證能夠頂?shù)娇ūP上，鎖死尾座。

（4）旋出頂尖，頂緊卡盤，鎖死頂尖。

（5）開動機床，此時芯軸隨卡盤一并旋轉(zhuǎn)，車削芯軸，保證其外徑與零件內(nèi)孔有0.02 mm間隙。保證其表面光潔度Ra3.2以下。

經(jīng)過以上方法加工的芯軸與本機床鏜的孔有很好的同軸度（同軸度可以做到0.02 mm以內(nèi)）。綜上述，本零件關(guān)鍵工序加工示意圖如圖2所示。

圖2 配堵頭（嵌入頂尖）加工裝夾示意圖[3]

3 零件加工的工藝方法

針對該零件特點及以上工藝難點的分析，聯(lián)系車間工藝裝備情況并結(jié)合對這類零件的加工經(jīng)驗，采取了以下工藝流程和措施對零件加工：

（1）工序下料：下料過程留 25mm的夾持端頭，根據(jù)資源實際，我們采用了135×70圓坯材料。

（2）工序車工：車平端面，車外圓，保證車削長度30 mm，外徑Φ110為宜（夾頭越厚，零件變形越小）。

（3）工序車工：夾持上工序外圓，車外圓，鏜內(nèi)孔，保證內(nèi)孔和外圓尺寸為目標(biāo)尺寸留10 mm余量。

（4）工序熱處理：采用高低溫時效處理，減少零件粗車后內(nèi)部應(yīng)力。

（5）工序車工：夾持 2工序車削面，見光 1工序夾頭外徑和定位面，保證下工序定位可靠。

（6）工序精車工：配車軟爪，夾持4工序車出的夾頭，鏜內(nèi)孔保證 Φ93＋0.1 mm，內(nèi)孔深度 62±1 mm；旋入時先配車好的芯軸，頂緊零件，車外圓，保證外徑尺寸。加工時應(yīng)注意，在車外圓時走刀采用反車，避免正車造成的孔口裙邊現(xiàn)象的發(fā)生。最后，保證總長，切斷零件，從芯軸上取下零件[4]。

經(jīng)過以上零件加工過程，零件加工完畢。經(jīng)檢驗，零件所有尺寸均合格，零件壁厚可控制在 2.5 mm左右，壁厚差可控制在0.01 mm以內(nèi)。

4 結(jié)語

通過對加工結(jié)果分析，驗證了該工藝方法是可行的。通過該零件的加工，探索出了一種精度較高薄壁類零件加工的可靠方法，為以后類似零件的加工提供了借鑒。