某卡環零件加工

李是青

摘 要：針對某卡環零件易變形、剛性差、質量不能保證的難題，通過設計合理的加工流程，安排熱處理時效、以及改進工裝和裝夾方式等工藝措施，有效地解決了問題，提高了零件合格率。

關鍵詞：卡環；變形；工裝

前言

某卡環零件主要結構為薄壁半環形，上下一對兒配合使用。圖1所示為上卡環、下卡環零件模型，外圓處直徑φ170mm，最薄處壁厚僅為2mm，兩側為凸出的連接法蘭，外圓為圓弧面，內腔為T型槽，結構較復雜。加工過程中采用上下組合加工的方法，在加工出主要尺寸要素后，再完成切斷。加工選用φ210x35mm的管料，兩端凸出法蘭導致零件余量分布不均勻，內應力引起的變形導致外圓φ170 mm、法蘭孔的距離181±0.2mm等尺寸保證困難。

1 主要加工要素和技術要求

零件的主要結構及尺寸如圖1所示（上、下卡環未切開前）。

2 主要技術難點

2.1 零件剛性差變形大

上、下卡環結構為半圓環薄壁零件，外圓直徑φ170mm，最薄處壁厚僅為2mm，雙手握零件兩側稍微用力即可變形幾個毫米。兩側凸出的連接法蘭高出外圓近15mm，導致各處余量不均勻，內腔為T型槽，整體加工完成后再切開時變形較大。

2.2 定位裝夾困難

零件外圓為弧面，且兩側有凸出的連接法蘭高出外圓近15mm，導致裝夾比較困難。還有零件為薄壁結構，裝夾力的影響比較大，采取合適的裝夾方式，盡量減小裝夾變形是保證尺寸的關鍵。

3 工藝方案及措施

3.1 工藝設計

零件半圓環結構，加工剛性差，不易于裝夾，采用組合加工加工出零件的外形和內腔尺寸，最后再用線切割切開的方法。由于余量去除較大，所以在工藝設計時按照粗加工、修正基準、精加工、時效去應力、再切開的思路安排工藝路線。

3.2 零件粗加工

工藝安排時先對材料進行調質，提高材料機械加工性能，然后粗車內孔外圓，35工序平面磨加工兩端面保證平行度0.01mm。45工序以外圓定位，線切割切零件外形，保證同軸度φ0.3mm。在兩端法蘭分別加工1.8 mm“一”字槽兩處，為后續精加工工序定角向提供基準。

3.3 零件精加工

3.3.1 零件內孔加工。55工序數控車精加工零件φ161.4 mm內孔和φ165.8 mm溝槽（圖3）。數車裝夾采用外圓粗定位然后找正內孔的方法。由于線切割粗加工外形后零件有變形，因此工裝設計定位孔時外圓處均勻留0.2mm間隙，避免了裝夾變形，壓板采用四點壓緊定位。加工過程中，采用分層切削的方法，先粗加工內孔和內槽，然后松開壓板釋放應力，再重新找正壓緊進行精加工，使零件在粗加工階段產生的應力能提前得到釋放。

3.3.2 零件外形加工。60工序在立式加工中心上用成型銑刀精加工零件外圓弧面。本工序利用內孔定中心，線切割工序加工法蘭“一”字槽定零件角向，蓋板配合壓緊零件。由于零件內孔與工裝定位凸臺以及定位銷與法蘭“一”字槽存在間隙，導致零件壁厚不能很好保證。因此工裝設計采用過定位的方案，即在兩端法蘭 “一”字槽各插入一個定位銷，較好地解決了壁厚不均勻的問題。

70工序在臥式加工中心上加工法蘭上的連接孔。定位方法同60工序，60工序內容也可合并入本工序加工。

80工序線切割，兩端孔定位，拉平零件，沿“一”字槽方向從兩側對零件完成切斷。由于孔底的壁厚公差較嚴，零件被切開時可能變形導致該尺寸無法保證，因此線切割裝夾時共設計4個壓板，每個法蘭上面一個，控制零件在機床上無法變形。

4 應用效果

通過兩個批次的驗證，零件合格率98%以上，很好地解決了零件因變形、薄壁、加工剛性差等而導致的變形問題。

5 結論

通過設計合理的加工流程，安排熱處理時效、設計改進工裝和裝夾方式等工藝措施有效的解決了異形薄壁件的加工變形和剛性差等難題。同時該工藝也為其他類似零件的工藝設計和加工提供了參考，有一定的借鑒意義。