大型薄壁筒形件的加工

歐陽玉芹

摘 要：通過分析大型薄壁筒形件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn)，從基準(zhǔn)選擇、變形控制、刀具選擇、工裝配備等方面進(jìn)行綜合考慮，制定了切實(shí)可行的工藝方案，采用普通設(shè)備，加工出了高質(zhì)量的工件，保證了零件加工精度要求。

關(guān)鍵詞：薄壁；變形；精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.029

1 概述

薄壁筒形件已廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械行業(yè)中，它具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約材料等特點(diǎn)。但薄壁筒形件因壁比較薄，剛性差、強(qiáng)度弱，在夾緊力及切削力的作用下容易產(chǎn)生變形和振動(dòng)，零件尺寸精度難以控制，表面粗糙度不易保證，加工工藝性較差，薄壁筒形件加工中控制變形成為關(guān)鍵技術(shù)。大型薄壁筒形件應(yīng)用并不是很廣泛，但它是產(chǎn)品中的核心零部件，其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，加工精度要求更高，怎樣保證尺寸、精度要求尤為重要，下文就某種大型薄壁筒形件的加工進(jìn)行詳細(xì)分析。

該大型薄壁筒形件是某產(chǎn)品回轉(zhuǎn)支承中的關(guān)鍵零部件，它的主要作用是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度[1]。該零件外形尺寸大、質(zhì)量重、中間一段為薄壁，其精度要求高，加工難度大。車間只有普通車床和普通鉆床，要完成該大型薄壁筒形件的加工，相當(dāng)困難。因此必須綜合分析零件結(jié)構(gòu)及精度要求，制定可行的工藝方案，才能加工出符合圖樣要求的零件。

2 零件的結(jié)構(gòu)分析

2.1 零件的結(jié)構(gòu)

如圖所示：

2.2 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)形式由多個(gè)零件焊接而成，兩端法蘭由薄壁管狀的筒形件連接，薄壁筒形件剛性較差；（2）零件外形尺寸長、外徑大、質(zhì)量重，零件凈重為530Kg，且質(zhì)量分布不均勻，兩端重，中部輕；（3）兩端法蘭處軸承安裝孔位置相距較遠(yuǎn)，兩孔相距808mm，且同軸度要求高，同軸度為Φ0.04；（4）兩端法蘭上分布有多組孔系，總共79個(gè)孔。

2.3 零件的精度要求

2.3.1 尺寸精度要求高

（1）大法蘭端內(nèi)徑尺寸為Φ、外徑尺寸為Φ655，表面粗糙度為；

（2）小法蘭端內(nèi)、外徑尺寸分別為Φ405、Φ533，表面粗糙度分別為、；

（3）兩端法蘭內(nèi)端面距離為703±0.2；

（4）兩端法蘭外端面距離為634±0.05；

（5）大法蘭端外止口尺寸為Φ625。

2.3.2 位置精度要求高

（1）大法蘭端兩處外止口對軸承安裝內(nèi)止口同軸度均為0.05；

（2）小法蘭端軸承安裝內(nèi)止口對大端法蘭內(nèi)止口同軸度為0.04；

（3）大法蘭內(nèi)端面對大法蘭外端面平行度為0.25；

（4）小法蘭內(nèi)端面對大法蘭外端面平行度為0.12；

（5）每組孔中心對零件中心位置度為0.2。

2.3.3 形狀精度要求高

（1）大法蘭端內(nèi)、外止口圓柱度均為0.029；

（2）小法蘭端內(nèi)止口圓柱度為0.018。

3 零件的加工工藝性分析

通過分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度要求，零件加工主要存在以下難點(diǎn)：

（1）質(zhì)量重且分布不均衡、外形大、剛性差、中部及軸承安裝孔處壁較薄，裝夾難度大，在裝夾和車削過程中很容易產(chǎn)生變形，零件的形位誤差增大，其加工質(zhì)量難以保證；（2）有同軸度要求的兩端法蘭孔距長，車削內(nèi)孔時(shí)的刀桿細(xì)而長，剛性差、強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生振動(dòng)和讓刀現(xiàn)象，而且也容易產(chǎn)生錐度誤差[2]。零件的粗糙度和精度受到影響，工件尺寸公差及形位公差不易保證。由于測量器具活動(dòng)空間受限制，操作調(diào)整很不方便，深孔測量非常困難；（3）在切削力作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，零件的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度難以保證，普通車床加工困難；（4）孔系多，其相對位置及形位公差要求高，普通鉆床不易保證。

4 零件的工藝方案制定

針對該零件特點(diǎn)及工藝加工難點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)、設(shè)備的加工能力，目前只有CQ61100普通車床和普通鉆床，經(jīng)過系統(tǒng)全面分析，制定了詳細(xì)的工藝方案：

（1）根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為提高加工精度和切削效率，車加工時(shí)選擇以外圓為基準(zhǔn)；（2）零件焊接后易產(chǎn)生焊接內(nèi)應(yīng)力，為保證零件的加工精度和尺寸穩(wěn)定性，減少其在裝夾和加工過程中的變形，需消除焊接殘余應(yīng)力，焊接后先對零件進(jìn)行回爐去應(yīng)力，再進(jìn)行機(jī)械加工；（3）車加工是零件加工難度最大、最復(fù)雜的工序，針對該零件外形大、質(zhì)量重、剛性差、精度高的特點(diǎn)，在裝夾和車削加工時(shí)容易產(chǎn)生變形，采用先粗車后精車加工工藝順序。裝夾時(shí)，采取四爪卡盤與壓板共同夾壓，四爪卡盤夾持力應(yīng)適當(dāng)，且四塊壓板的壓緊力應(yīng)均勻、一致[2]。精車時(shí)為避免損傷已加工好的外表面，夾外圓時(shí)需墊厚銅皮。由于零件質(zhì)量重且懸臂長，在切削力作用下防止工件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，采用中心架來支承零件懸臂端的法蘭外圓，這樣保證零件加工時(shí)的剛度；（4）為了保證零件大小端法蘭內(nèi)兩處軸承孔的尺寸公差、形位公差及表面粗糙度的要求，在裝夾方式不變的條件下，采取大長鏜桿一次鏜出兩孔。同時(shí)考慮到小端法蘭內(nèi)止口Φ405孔太深，不方便測量的因素，將大法蘭端的Φ425內(nèi)孔作為對刀孔，先預(yù)鏜至Φ405，再以此孔對刀精鏜出小法蘭端的Φ405孔；（5）零件孔系很多，位置度要求均較高，如果按劃線的方法來加工，容易產(chǎn)生人為誤差，精度不能保證。需設(shè)計(jì)多副鉆模加工多組孔系，這樣不僅能提高生產(chǎn)效率還能有效的保證和滿足圖紙要求。

5 零件工藝裝備配備

通過對零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝性分析，由于零件質(zhì)量重、壁較薄且剛性差，用常規(guī)方法裝夾及車削加工，將會(huì)受到軸向切削力和熱變形影響[3]，圖樣要求無法保證。根據(jù)車間設(shè)備的實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)有輔具，設(shè)計(jì)配備了多套適合該零件加工的工藝裝備：endprint

（1）普通車床只有一個(gè)能支撐Φ420外圓的固定式中心架，根據(jù)工藝方案要求，需制作一個(gè)能支撐Φ465、Φ655外圓的超大超重型中心架，特設(shè)計(jì)配備了一個(gè)適用于Φ440～Φ690外圓的滾動(dòng)式中心架；（2）大小端法蘭上軸承孔位置相距較遠(yuǎn)，為保證兩孔同軸度要求，特設(shè)計(jì)了長1400、直徑Φ110的加大加長型鏜刀桿；（3）為滿足各孔系位置精度要求，特設(shè)計(jì)了四副大型鉆模。

6 零件加工工藝過程

通過對零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝性分析，按照工藝方案編制了加工工藝卡和車加工的關(guān)鍵工序過程卡，其加工工藝過程如下：

（1）熱處理：回火去應(yīng)力。

（2）粗車：①夾左端外圓、校正，車右端面。尾端上頂板，粗車Φ465、Φ533、Φ910外圓。拆除頂板，搭中心架，粗車Φ305內(nèi)孔及Φ400內(nèi)止口。②調(diào)頭夾、壓，校正Φ533、Φ910外圓，跳動(dòng)≤0.20，車端面。上頂板，粗車Φ655外圓。拆除頂板，搭中心架，粗車Φ內(nèi)止口。上專用鏜桿，粗鏜Φ425、Φ405內(nèi)孔。

（3）精車：①精車左端平面。上頂板，精車Φ655、Φ910外圓。拆除頂板，搭中心架，以Φ425內(nèi)孔處為試刀、測量位置，鏜準(zhǔn)Φ305、Φ405內(nèi)孔，車準(zhǔn)Φ425內(nèi)孔及Φ605內(nèi)止口。②調(diào)頭夾Φ655外圓（夾處內(nèi)孔需裝專用墊板，外圓需墊厚銅皮），校Φ305內(nèi)孔、Φ910外圓，跳動(dòng)≤0.05，精車端面、Φ400內(nèi)止口。上頂板，車準(zhǔn)Φ625外止口及Φ533、Φ465外圓。

（4）劃線：劃全件十字中心線及外扁方、凹弧臺(tái)加工線。

（5）鏜：鏜準(zhǔn)大端法蘭外圓上扁方及兩處凹弧臺(tái)。

（6）鉆孔：上鉆模，鉆模對線槽對準(zhǔn)十字中心線分別鉆準(zhǔn)各孔。

（7）油漆：非結(jié)合表面涂底漆和面漆。

7 結(jié)語

通過對大型薄壁筒形件加工特點(diǎn)、精度要求的詳細(xì)分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，從工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工難點(diǎn)、工藝方案、裝夾方式、刀具選擇、工裝配備等方面進(jìn)行了綜合考慮，采取了周密的工藝措施，制定了符合生產(chǎn)實(shí)際的工藝方案，解決了生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，避免了大型薄壁筒形件加工過程中容易產(chǎn)生的變形現(xiàn)象。經(jīng)過試制、檢驗(yàn)，加工出的零件全部符合圖樣要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了加工效率，為后續(xù)大型薄壁筒形件加工提供了依據(jù)和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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