大型薄壁缸體防變形工藝

大型薄壁缸體是設備上的關鍵件，這種缸體尺寸大，加工難度也大，缸體在加工過程中產生的變形也大。為了保證零件的質量，我們經過多次實驗，從中找出缸體變形規律，采用防止變形的措施，確定出加工工藝方案，使薄壁缸體的加工均達到設計要求。按原工藝加工的首件缸體變形量為0.5～0.7mm。因缸孔內裝有外購配套的異形密封環，無法滿足使用及采取相應補救措施。我們即用此首件作為試驗件。將工件1710mm長度分成前、中、后3段，每段在內圓周上取對稱4處，在各個工序之后檢測各點變形量，并作好記錄，再比較及分析。現僅介紹為防止加工中及完工后缸體變形所采取的相應工藝措施。以圖1所示薄壁缸體為例，該件為Q235A鋼板卷焊件，完工后壁厚為20mm，重量近600mm。

圖1薄壁缸體

一、變形原因與工藝改進

經驗證分析，薄壁缸體變形包括以下幾方面:

因薄壁板卷筒焊接生產過程產生內應力所致;

零件經粗、半精及精加工所產生應力不平衡引起的;

因工件裝夾不當而產生變形及綜合應力影響所致;

工件加工工序由于周轉、吊運擺放不當等客觀因素的影響。

綜上所述，在工藝上采取如下措施:焊接 → 退火 → 粗加工(內孔留4～6mm加工量)→ 二次退火 → 半精加工(留量1～2mm) → 時效(自然時效48h) → 精加工。雖工序較長，但工序間多次定性熱處理，多次檢測驗證，殘余應力消除效果明顯，克服了焊接及機械加工過程中所產生應力的影響，使精加工后精度穩定。變形量由原來的0.6～0.8mm降到0.1～0.2mm，取得明顯效果，基本滿足設計使用要求。

二、最大限度減小裝夾變形

薄壁缸內孔加工是在臥式大型車床上進行的，所用專用夾具設計合理、性能穩定，滿足了加工要求(見圖2)。工件以外徑、端面定位。由壓板予以緊固。因缸體長，為克服自重的影響，由4根加長螺栓和蓋板作輔助夾緊。在工藝驗證中，工件完工后現場檢測時，孔徑在公差范圍內;但工件卸下后，變形達0.3mm，過2日達0.4mm。經分析觀察，這是因為工件尺寸較大，操作者擔心工件夾壓不緊會產生振動而影響缸體加工質量，使夾緊力過大而產生人為變形。如何選擇合適的夾緊力，使夾緊與松馳后工件的變形與尺寸恢復力求達到平衡，盡量減小對加工后的精度影響，這是需要解決的問題。我們采用力矩扳手夾壓工件，并控制夾緊力。夾緊工件時要對稱施力，預緊時為150N，二次緊固時達350N。應用力矩扳手使工件受力均勻，對稱夾緊，從而保證夾緊力趨于平衡。工件完工卸活后達到變形相對平衡，加工精度趨于穩定，使薄壁缸體因夾壓而引起的變形有效地得以控制。

三、完善吊運工藝及工位器具

根據工件特點，對工件吊運、轉運，擺放均提出相應的要求，利用工件右端螺孔采用專用吊裝工具及高強度柔性尼龍繩，使工件便于翻轉、安夾、拆卸和吊運。工件宜直立擺放，備有專用工位器具及墊塊，避免磕碰劃傷。防止因生產管理不善而產生工件變形，從而保證其加工精度的穩定性。

綜上所述，通過對薄壁缸體變形的分析以及采取消除焊接應力，粗、精加工分開，多次退火，時效定性處理，消除機械加工中的殘余應力。采用力矩扳手等一系列工藝措施，加工出合格的缸體，卸壓后缸體的變形很小，加工精度達到了設計及使用要求。

(作者單位:浙江省嘉興高級技工學校)