薄壁環形不平衡類零件的加工工藝

撰文/高瑾

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薄壁環形不平衡類零件的加工工藝

撰文/高瑾

根據薄壁環形不平衡類零件的結構特點，通過應力釋放、輔助支撐、切削參數優化等方式，有效的解決了此類零件在加工中存在的變形、斷續切削等工藝難點。薄壁環形不平衡；變形；斷續切削

■710021中國人民解放軍駐四三0廠軍事代表室陜西西安

在某薄壁環形不平衡類零件——主軸前封嚴襯套，該零件結構特殊，為半喇叭形狀的典型不平衡薄壁易變形件，其加工難度大，通過不斷優化改進其加工工藝，最終解決了該零件的變形和斷續切削等工藝難關。

1　技術難點和需要突破的關鍵技術

主軸前封嚴襯套是傳動部分重要零組件之一。該零件為薄壁環形不平衡類零件。這類零件其加工中的變形十分嚴重，加工難度較大。

1.1零件的結構特征

主軸前封嚴襯套為薄壁不平衡件。壁厚僅為2㎜，基準半環支口，支撐該面的為厚度2mm、加工中為彈性支撐且不對稱，大端面為薄壁斷續切削。涂層尺寸孔徑對基準孔同軸度φ0.03，半圓形端面基準對基準孔垂直度0.02等，這些是該零件的工藝及加工難點。

1.2零件的材料性能

此零件的材料為熱等靜壓鑄鈦合金。鑄造鈦合金由于導熱性差，切削熱易集中形成較高溫度，刀具磨損嚴重，使加工尺寸和表面光度較難保證；鈦合金加工表面回彈量大，加上半環斷續切削加工，使加工尺寸和平面度較難保證。

2　解決途徑

該零件的技術難點主要就是減少其零件的切削應力、熱變應力、裝夾應力，防止零件變形。通過分析該零件的特殊性即鑄鈦材料、薄壁、半環不平衡就決定解決問題的針對性。

2.1確定合理的加工工藝方案

根據零件結構特點確定其工藝路線，即“粗加工大端—粗加工小端—半精加工大端—鉆基準孔—切成半環—去應力—半精加工小端—噴涂—精加工—去工藝臺”的工藝方案。

2.2切實可行的技術措施及分析

2.2.1大端面粗加工的裝夾方式

在粗加工端面時，采用三爪夾持小端，伸出的臂太長，零件在旋轉加工過程中不牢靠，因此先車加工零件大端內支口，然后用圓形壓板定在支口處，以車床尾座頂住圓形壓板車大端面，這樣裝夾得以使零件平穩加工。

2.2.2零件切開后變形的工藝措施

在加工去除半邊材料成不平衡形狀經時效處理后，零件變形非常嚴重，半環端面可翹曲達1.8mm、外圓縮口2.5mm。加工余量不足，無法加工。

經分析，該零件在整環時內部應力處在一個相對平衡的狀態，當零件結構變化后，這種平衡狀態就被打破，零件內部應力釋放以尋求新的平衡，在這種內應力的作用下，零件就會產生變形，從而導致加工余量不足。

經研究決定采用限位熱處理校形去除應力的方案，采用熱工夾具，將零件在限位狀態下同夾具一起真空爐熱處理，熱處理后的經檢測，大端面平面度、大端面與小端平行度均0.3以內。

2.2.3斷續切削的裝夾方式

在半精車和精車大端時，大端成半環結構，系彈性支撐形，且為斷續切削，剛性極差，加工工藝性不好。刀具磨損非常快，導致零件平面度和尺寸均超差。

經分析輔助支撐不均造成，由于零件剛性差，手動的力足以使表值變動在0.5以上。采用壓表法進行浮動支撐，控制表值在0.01，擰緊止動螺母，防止浮動支撐中微動。

2.3摸索出最佳的技術參數

此零件的材料為熱等靜壓鑄鈦合金，其導熱系數低，切削區散熱慢，在切削加工過程中，散熱和冷卻效果很差，易于在切削區形成高溫，加工后零件變形回彈大，加上斷續切削，刃口磨損快，且容易崩刀。經切削參數優化，粗加工切削速度14～16m/ min，切削深度0.5mm，進給量0.2mm/ r。精加工切削速度6～8m/min，切削深度0.2mm，進給量0.05mm/r。

3　結論

通過實際加工和驗證，主要加工方法歸納如下：

1）通過限位熱處理來消除零件的內應力及變形。

2）通過壓表方式來消除輔助支撐對易變形零件的影響，

3）選擇了最優的切削參數，保證零件加工質量。

作者簡介：

高瑾（1970-），女，陜西西安，高級工程師，主要從事航空零部件技術質量管理工作。