典型薄壁管道零件的加工

吳曉萍 蘇琳 周沛

摘 要： 該零件屬于異形薄壁類零件整體加工的典型件。零件材料LY12CZ，零件壁厚2mm。以往類似形狀的零件材料為1Cr18Ni9Ti，采用鈑金件加工方法加工零件，工藝人員將零件進行拆分，形成各個分割件，然后編程進行分割件激光切割，鉗工分割件單件成形后，氬弧焊點焊定位，校形，滿焊成零件。此批零件要求為整體結構件，分析零件結構，加工存在以下難點：一是零件各個面為曲面，無加工基準；二是如何控制薄壁加工中的變形；二是零件外形及內腔形狀呈均勻壁厚管道狀，如何進行零件內外形的加工，如何保證管路內腔圓滑過渡。這三點是文中研究的關鍵點。

關鍵詞： 異形零件；工藝臺；編程坐標系

前言：零件結構如圖1、圖2所示，它不存在任何平面，壁厚2㎜，是異形薄壁類管道零件整體加工的典型件。零件材料LY12CZ，零件各個面為曲面，無加工基準，零件外形及內腔形狀呈均勻壁厚管道狀，如何進行零件外形、內形的加工，如何保證管路內腔圓滑過渡，如何控制加工中的變形。以下將從三方面介紹此零件的加工。

1加工工藝思路

1.1 零件加工設備的選擇

零件各個面呈曲面狀，三軸數控機床加工，需要翻轉各個加工面，五軸設備依據主軸轉動的優勢，不需要過多的翻轉加工面，從加工經濟性分析，如果選擇五軸數控機床加工，加工費用是三軸設備的3倍，零件加工成本高，綜合分析選用三軸數控機床加工。

1.2 零件加工毛坯設置

數控編程毛坯設置兩個一致，一是需保證編程設置的毛坯和實際加工的毛坯一致，二是零件在毛料上的位置與編程界面位置設置一致。

零件毛料設置首先將能包住零件輪廓的生料設置出來，如所示，包住零件輪廓尺寸為：135㎜×134㎜×173㎜，再根據加工工藝思路中工藝加工的設置將零件毛料尺寸擴大至：150㎜×150㎜×234㎜。編程時選擇彎度較小的面與處理后的毛料的一個平面平行，作為零件加工的第一個基準面。

1.3 加工工位

本次編程共設六個工位，每個工位對應一個加工坐標系，多方位的加工得到所需的零件。

2 零件加工

2.1 加工工位1

分粗、精兩步加工，上表面對刀，D20R3銑內腔，零件面預留0.6㎜，軸向最大切深0.6㎜。由于這個零件加工到最佳狀態，目前三軸銑床需裝夾的次數較多，故在第一次裝夾拉直好后先銑一個角，方便后續加工的區分。模擬程序中發現內腔深度較大，比較容易蹭刀桿，故采用分層加工，將蹭刀桿的部位多留余量。

2.2 加工工位2

沿工位1的X軸逆時針旋轉90度進入工位2，底面對刀，進行斜平面的加工，為下一個工序做準備。在加工過程中由于刀桿不夠長所以采用上下分中，一半一半進行加工，最后銑一個基準孔，并插入軸系3，要求Z軸垂直于斜平面。

2.3 加工工位3

采用虎鉗裝夾進行加工（如圖4所示），注意拉直斜平面并確保斜平面平行于工作臺面，分粗、精兩步加工，首先等高降層粗銑D20R3銑內腔，粗加工排量，預留1㎜，然后等高線精加工。

2.4 加工工位4

加工設定4：接工位3的精加工，因在工位3的坐標下通風組件的脖頸處彎度較大的部分避角，加工不到，故更換裝夾方式，更換坐標系對其單獨加工，采用等高線工具編程，坐標系位置及加工部位。

通風組件內腔銑削到這里基本結束，接下來開始外形銑削，因其整個外形均為曲面，考慮到裝夾，將其均分成兩部分分開加工，具體見加工設定5和加工設定6。

2.5 加工工位5

加工設定5：外形銑削，同樣的粗加工、精加工兩步，首先D20R3等高降層粗銑，軸向最大切深0.7㎜，零件面預留1㎜，檢查面預留1㎜，其次D20R5引導切削精加工，軸向最大切深1㎜，切層數目1層，零件面預留0.2㎜，檢查面預留0.2㎜。內形加工完成后，如圖11填充石膏，目的是避免加工外形的沖擊對管道壁厚的影響，石膏中間加合適芯棒，底座外形則用曲面等參數線行切加工，如圖3所示。

2.6 加工工位6

即將未加工的另一半外形進行加工，和工位5的均相同，不過需要更改坐標系。

2.7 去除工藝臺

零件加工最終工序為鉗工去除工藝臺，工藝臺去除后拋光打磨工藝臺與零件接觸面，保證拋光打磨處粗糙度滿足零件加工要求。

3 結論

零件加工過程變形的控制方法，通過工藝預測和加工變形的積累確定變形量。薄壁類零件最重要的是加工變形的控制。通過工藝平臺位置的設置，合理釋放零件的內應力。零件各個面加工的先后順序也是薄壁零件工藝員考慮的關鍵點。加工程序用VERICUT進行仿真，確保程序的正確，最終保證零件的合格交付。此典型零件的加工工藝思路，在同類型零件加工中具有推廣的意義。

參考文獻

[1]蔣建強.數控編程技術200例.北京：北京希望電子出版，2004.

[2]王榮興. 數控銑削加工實訓.上海：華東師范大學出版社，2008.