盘类零件的加工工艺

单国红

（齐齐哈尔永泰机械制造有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

0 引言

盘类零件是各种机械中常见的加工零件，广泛应用于具有支撑和导向作用的场合。不同的盘类零件虽然在尺寸和精度要求方面有所差异，但是有很多的相似之处。本文对某一盘类零件的加工工艺路线进行分析，对其他盘类零件的加工有很大的参考价值。

1 盘类零件加工工艺制定

1.1 加工零件

图1 所示为一典型的薄壁盘类零件，其材料为LY12，具有非常好的切削性。该零件的外形尺寸相对于轴向尺寸较大；周边的筋厚度较薄，型腔深度也较小。整个零件的刚度较差，因此在该零件的加工时，如果制定的加工工艺方案或者加工参数设置不当都会引起变形。

1.2 加工工艺

根据图1 所示零件的特性，选取棒料为该零件的毛坯，采用的基本工艺流程为：毛坯（棒料）→粗加工（粗车、铣削）→时效处理→精加工（精车和精铣）。

粗加工包括粗车和粗铣。在外圆和端面预留出1 mm的精加工余量，并进行中心孔的预钻。在型腔的侧面和底面也分别预留1 mm 的精加工余量，并且进行工艺孔的预钻。粗加工完成之后要进行时效处理，以去除由于粗加工产生的应力。时效处理之后进行精加工。将零件装夹到车床上，对其端面和外圆进行精车，并加工直径为6 mm 的工艺孔（此步应该在一次装夹中完成）。精车完成之后，对零件进行精铣以达到零件的设计要求。

图1 零件结构示意图

根据各个加工工序的目的和加工的要求，需合理选用机床以实现零件经济性加工的要求。型腔的粗加工时采用铣削的方式去除大量的材料（没有精度要求）为后面的工序做好准备，因此，在进行型腔加工时可以选用成本较低的数控铣床进行加工。采用数控铣床根据零件图加工出内形的基本轮廓，圆弧的倒角半径为6 mm，所留的工序余量均为1mm。并且在本工序加工直径为12mm 孔的定位孔。

对于精加工，由于零件精度要求高和零件本身刚度小的特点，选用高速切削技术进行加工。高速切削技术具有切削力小的特点，极大减小了零件的加工变形。高速切削过程中切屑在很短的时间内被切除，大部分的切削热都被切屑带走，因此零件的热变形小，有利于零件的精度保持。高速切削具有非常高的加工表面质量，适合于盘类零件的加工。因此在该零件的型腔精加工时采用高速切削机床。

进行型腔精加工时以零件的中心孔和直径12 mm 的孔为定位孔,所以在铣削型腔之前需要将其加工完成。中心孔由于作为定位基准因此加工精度比较高，因此选用镗削的方式进行加工至H8 等级。直径12 mm 的孔采用数控铣床钻、铰至H8 等级。

定位基准加工完毕之后，为了减少在加工时的多次装夹问题采用一面两销的方式进行定位。采用一个圆柱销和一个扁形销作为定位的元件。由于该零件属于薄壁类零件，因此在装夹时容易出现变形的情况。在装夹零件时，应该将压板压在零件刚性最强的地方，压板与零件的接触面积尽可能大。夹紧力的大小应该适当，不能使工件发生形变。

2 盘类零件加工工艺分析

1）毛坯选择。盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。孔径小的盘一般选择热轧或冷拔棒料，根据不同材料亦可选择实心铸件，孔径较大时可作预孔。若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造工艺，既提高生产率又节约材料。

2）基准选择。根据盘类零件的具体结构选取合理的基准满足基准重合、基准统一原则。盘类零件的基准通常是端面、内孔和外圆。以端面为基准的盘类零件在加工时主要是以平面为基准；以内孔为基准的盘类零件加工，常常需要端面进行辅助配合；以外圆为基准的加工方式与以内孔为基准的方式基本相同。

3）加工顺序。盘类零件通常由端面、孔和外圆面组成（有些还包括阶梯孔），通常径向尺寸远远大于轴向尺寸。对于盘类零件除了尺寸和表面粗糙度要求之外，通常还包括外圆对于孔的径向圆跳动、端面对孔的圆跳动和垂直度等要求。在进行盘类零件加工工艺制定时应该重点考虑径向圆跳动和端面圆跳动。在进行精加工时，应将外圆、孔和端面一次装夹之后全部加工完毕，避免进行二次装夹。对于不能通过一次装夹实现加工的部分优先加工孔，然后通过孔采用（弹簧）心轴加工外圆或者端面。

4）装夹方式。小型的盘类零件可以采用三爪卡盘进行工件的装夹，中大型盘类零件采用四爪卡盘或花盘装夹工件。对于有形位精度要求的通常是采用心轴或者花盘进行装夹之后再进行加工。对于盘类零件采用已加工的孔作为定位基准时，为了保证外圆轴线与孔轴线的同轴度要求，应用心轴进行装夹零件。心轴有很多种，采用圆柱孔进行定位时常常使用圆柱心轴或者小锥度的心轴；而那些锥孔、螺纹孔等特殊孔则采用对应的锥体、螺纹心轴。圆柱心轴是以外圆柱面定心、在端面进行压紧的方式来装夹零件的。心轴与零件孔之间一般是间隙配合。为了提高心轴的定位精度有时将心轴做成具有很小锥度的椎体。

花盘是另一种应用到盘类零件装夹的夹具之一，是大型盘套类零件的常用夹具。花盘安装在车床主轴的大圆盘，对于形状不规则的工件无法采用常规的卡盘装夹时采用花盘装夹，采用花盘装夹工件时应保持平衡，以减少加工时离心力产生的振动对主轴轴承的磨损。

5）表面加工。对于盘类零件回转面的粗加工采用车削的方式实现，对于精加工综合考虑材料、加工要求以及产量来选择加工方式如精车、精磨等。对于盘类零件的非回转表面，根据表面的特征选取相应的加工方式进行加工即可。

6）工艺路线。盘类零件与轴类零件相比，最大的不同在于加工时安装方式不同，有时零件表面的特征也导致加工方法与轴类零件完全不同。对于常见的盘类零件可以采用如下的加工工艺：准备毛坯→毛坯去除应力处理→粗车表面→回转平面的半精加工和精加工→非回转平面加工→去毛刺处理→热处理（淬火、回火等）→精加工表面→检验。

3 结语

在机械加工中，对轴类零件的加工应用非常广泛，要加工出一件合格的工件，具备扎实的理论基础、熟练的操作能力和丰富的工作经验是不可缺少的，除此之外，随着科学技术的不断发展，使用新旧结合的加工方法也是有必要的。本文通过对盘类零件的加工，简要地介绍了盘类零件在加工过程中应用的各种加工方法以及合理的工艺安排。

［1］曾太阳.复杂薄壁盘类零件数控高速加工工艺与编程［J］.模具制造，2009（8）：93-97.

［2］钟华燕.航空薄壁法兰盘类零件高效铣削加工工艺研究［J］.煤炭技术，2013（8）：37-39.

［3］李芹.机械制造中典型盘类零件的加工［J］.科技资讯，2010（32）：96－98.

［4］徐翠英.多孔盘类零件加工工艺分析［J］.机械工程师，2008（5）：161-162.