鋁鎂輥與鋼件軸復合體的加工分析*

李忠虹, 湯水菊

(常州寶菱重工機械有限公司, 江蘇 常州 213019)

鋁鎂輥與鋼件軸復合體的加工分析*

李忠虹, 湯水菊

(常州寶菱重工機械有限公司, 江蘇 常州 213019)

分析了鋁鎂合金輥與兩端鋼件軸頭復合件的特點及技術要求，針對工件的加工及拼裝中的難點，提出切實可行的工藝措施和加工方法，解決了鋁鎂輥材質軟和拼裝兩端軸頭同軸度0.02的難題。

機械加工； 同軸度； 鋁鎂合金輥； 拼裝工藝

引 言

常州寶菱重工機械有限公司承制兩種不同材質拼裝的復合件，其加工特點為：本體材料塑性好、材質軟，兩種不同的材質拼裝后同軸度要求0.02。

1 產品特點及主要加工難點

拼裝后的復合件如圖1所示，本體材質為：A5083-0實心鋁鎂合金輥(如圖2所示)，兩端為45鋼軸頭(如圖3所示)。

圖1 復合件

圖2 A5083-0實心鋁鎂合金輥(單位:mm)

復合件的特點是：

(1)本體為鋁鎂合金：材料的塑性好，加工中很容易碰傷或劃傷等。

(2)本體外圓鋁氧化：鋁氧化過程中，不允許有任何的鋼件，故不能將軸頭裝在本體上同時磨削。

(3)同軸度0.02 ：從技術上講，本體與兩端軸頭分別加工成成品后直接拼裝，即可保證同軸度。但對單個零件的尺寸和形位精度的加工要求都非常高。考慮到加工過程中，零件難免出現一些偏差，因此在兩軸頭預留出適當的磨削量，待拼裝后再磨削。這樣可降低加工風險。

(4)拼裝面為過渡配合 ：由于裝配材料硬度不同，敲擊極易引起鋁件變形。

圖3 兩端45鋼軸頭

2 加工流程及工藝措施

2.1 加工流程

為了保證產品精度和質量，針對產品加工難點進行技術攻關，選用最合理有效的加工工藝：

2.1.1 本體拼裝前工藝流程

毛坯——鉆中心孔——粗車外圓，留余量3 mm——上中心架平兩端面，留余量1 mm，粗鏜司必克，鉆兩端中心孔——鉆、攻兩端司必克螺孔(中心孔暫不加工)——半精車外圓，留余量1 mm ——上中心架平總長，精鏜兩端司必克——精車外圓——非鋁氧化涂漆——鋁氧化——鉆、攻中心孔，旋入螺套。

2.1.2 軸頭拼裝前工藝流程

粗車——調質 ——半精車——粗磨——銑鍵槽、槽，點孔——鉆孔——精車配合外圓。

2.1.3 拼裝工藝流程

液態氮冷凍軸頭——用等力距扳手緊固、拼裝。

2.1.4 拼裝后工藝流程

磨床檢測同軸度——超差，上車床車修中心架檔——重修兩中心孔——重新檢測，磨削軸頭——檢驗。

2.2 工藝措施

2.2.1 本體中心孔加工

本體鋁氧化前，中心孔的螺孔不加工，只允許鉆兩端中心孔；由于鋁材質較軟的特性，加工螺孔后到頂尖倒角時，鋼件的頂尖將破壞螺孔孔口倒角，故僅鉆中心孔這一步驟非常關鍵。

2.2.2 本體精加工

本體外圓已加工為成品后絕對不能上中心架加工，因為在零件旋轉過程中，外圓會與中心架架腳不停地摩擦，由于其塑性非常好，外圓接觸的部位極易磨損，導致尺寸變小，而且產生一定的色差。故應先將兩端司必克加工完畢，再頂兩端中心孔，最后精車外圓。 車削采用的刀具也不同于加工普通鋼件，應選用正型7°后角鋁用刀片，刀片材料牌號K10。

2.2.3 復合體拼裝

由于裝配材料的硬度不同，為避免敲擊變形，所以采用冷凍裝配；為確保配合面受力均勻，采用扭矩扳手緊固，有效保證拼裝精度。

2.2.4 螺紋C形套的設計與運用

找正本體外圓時，盡量考慮本體與主軸箱體更近，有利于找正和校正。但兩端軸頭直徑小，剛性差(特別是長軸頭端)，故通過兩端設計M50×1.5 mm螺紋C形套(如圖4所示)，工裝開槽解決此問題：有彈性和易夾緊、不打滑，螺紋外端放在C630主軸內，大大提高了工件的剛性和找正的準確性。

圖4 螺紋C形套(單位:mm)

2.2.5 兩端中心孔查找

為確保本體與兩軸頭同軸度0.02，找正后鉆兩端中心孔很關鍵。示意圖如圖5所示，C630 四卡爪盤夾持在C形套上，四卡爪校正左端，頂尖處用銅皮加墊，確保用千分量程表測出的本體兩側同軸度≤0.01，車軸徑中心架檔，再上中心架，鉆兩端中心孔A8。

圖5 找正示意圖

3 實施效果

通過采取以上工藝措施，同時在加工環節嚴格把關，避免在加工環節中拉毛、碰傷等，特別是巧妙地利用了C形套裝夾及找正本體，順利地加工完成了本復合體。

產品最終檢測：兩軸頭與本體同軸度達到0.02，滿足技術要求。

4 結束語

針對鋁鎂輥與鋼件軸復合體拼裝精度要求和鋁鎂合金的塑性好以及鋁氧化等特點，采取合理的、切實可行的加工方案及工藝措施，有效地解決了零件外圓易磨損、本體與軸頭同軸度0.02的技術難題，最大程度降低了產品的質量風險，圓滿地完成了加工任務。

[1] 成大先. 機械設計手冊 [M]. 第4版，北京：化學工業出版社，2009.

[2] 陳宏鈞. 機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[3] 呂亞臣. 重型機械工藝手冊[M].哈爾濱：哈爾濱出版社，1998.

2015-08-04

李忠虹(1969—)，男，助理工程師。電話：13912328965

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