薄壁类零件的加工工艺研究

万 雯

（上海城建职业学院 人工智能应用学院 上海 201415）

零件由于的机械加工过程中，常常会由于内应力而产生变形，尤其是有色金属铝、镁合金的加工。内应力引起的翘曲、侧弯和扭曲等形式的变形频繁出现，会严重影响零件的加工质量及加工效率。薄壁筒类零件由于壁薄、刚性差、易变形，用一般方法加工比较困难。图1为某企业铝合金衬筒零件，零件具有直径大、壁薄长度较长的结构特点，属典型直筒薄壁类零件。在生产过程中，存在不易装夹、易振刀，尺寸不稳定等现象，加工困难，故障率高[1]。针对以上问题该产品零件进行了加工工艺的研究探讨。

图1 零件示意图

1 加工难点

（1）装夹定位难以实现。该零件为薄壁（单边最薄2.5mm）件，结构为直筒，按照通常的车削加工方法进行装加定位可实现性不强。

（2）车削过程容易让刀、振刀，加工困难。零件由Φ135×70 mm的实心铝圆坯料采用内外分层去余量加工，壁厚加工到2.5 mm，当零件壁厚加工到图纸尺寸时，极易出现让刀、振刀现象。

夹持棒料一次加工成型。若一次加工成型，一般的工艺方法为：①先内外去余量，保证内孔和外圆距既定尺寸5 mm最小。②将内孔加工（或外圆）到尺寸。③分层车削，逼近给定尺寸。根据现场加工经验，在分层车削过程中会出现以下问题：在靠近尺寸时，由于零件壁薄且零件较长，存在较严重让刀现象，造成零件严重振刀，无法切削。鉴于以上分析，一次车削加工完成存在较大困难。

2 改进工艺措施

采用先加工孔到尺寸，配芯轴车外圆的加工方法。具体方法为：先将孔镗到尺寸，配芯轴，保证间隙配合（配合间隙0.01－0.04之间）。零件材料为铝件，为避免材料亲和，芯轴材料采用钢料。与常用芯轴不同，芯轴不能靠顶尖孔支撑，须将其镶嵌在顶尖上，保证其配合为过盈配合。为保证芯轴可使用性，必须使芯轴外圆与内孔有较好的一致性[2]。因此，在配车芯轴的过程中，采用以下方法：

（1）车平芯轴两端面，在其一端配车与顶尖圆柱配合的过盈孔，保证过盈量0.01 mm～0.03 mm。

（2）将芯轴镶嵌在顶尖上，将顶尖装在车床尾座上。

（3）移动尾座，使顶尖伸出后保证能够顶到卡盘上，锁死尾座。

（4）旋出顶尖，顶紧卡盘，锁死顶尖。

（5）开动机床，此时芯轴随卡盘一并旋转，车削芯轴，保证其外径与零件内孔有0.02 mm间隙。保证其表面光洁度Ra3.2以下。

经过以上方法加工的芯轴与本机床镗的孔有很好的同轴度（同轴度可以做到0.02 mm以内）。综上述，本零件关键工序加工示意图如图2所示。

图2 配堵头（嵌入顶尖）加工装夹示意图[3]

3 零件加工的工艺方法

针对该零件特点及以上工艺难点的分析，联系车间工艺装备情况并结合对这类零件的加工经验，采取了以下工艺流程和措施对零件加工：

（1）工序下料：下料过程留 25mm的夹持端头，根据资源实际，我们采用了135×70圆坯材料。

（2）工序车工：车平端面，车外圆，保证车削长度30 mm，外径Φ110为宜（夹头越厚，零件变形越小）。

（3）工序车工：夹持上工序外圆，车外圆，镗内孔，保证内孔和外圆尺寸为目标尺寸留10 mm余量。

（4）工序热处理：采用高低温时效处理，减少零件粗车后内部应力。

（5）工序车工：夹持 2工序车削面，见光 1工序夹头外径和定位面，保证下工序定位可靠。

（6）工序精车工：配车软爪，夹持4工序车出的夹头，镗内孔保证 Φ93＋0.1 mm，内孔深度 62±1 mm；旋入时先配车好的芯轴，顶紧零件，车外圆，保证外径尺寸。加工时应注意，在车外圆时走刀采用反车，避免正车造成的孔口裙边现象的发生。最后，保证总长，切断零件，从芯轴上取下零件[4]。

经过以上零件加工过程，零件加工完毕。经检验，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以内。

4 结语

通过对加工结果分析，验证了该工艺方法是可行的。通过该零件的加工，探索出了一种精度较高薄壁类零件加工的可靠方法，为以后类似零件的加工提供了借鉴。