超薄筒狀零件加工技術(shù)分析

畢振東，李永成，鄭海東

[摘? ? 要]隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的協(xié)同發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)步也日新月異。而在機(jī)械加工領(lǐng)域中，超薄筒狀零件的加工是一項(xiàng)難點(diǎn)內(nèi)容，只有做好其加工技術(shù)的合理應(yīng)用與控制，才可以確保此類(lèi)零件的加工效果，滿(mǎn)足其實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用需求。基于此，以某超薄筒狀零件的機(jī)械加工為例，對(duì)其加工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，以讓機(jī)械加工技術(shù)在超薄筒狀零件的具體加工中得以良好應(yīng)用，為此類(lèi)零件的良好加工提供科學(xué)參考。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械加工;超薄筒狀零件;零件加工;加工技術(shù)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TH16 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）02–00–03

Analysis on Machining Technology of Ultra-thin Cylindrical Parts

Bi Zhen-dong，Li Yong-cheng，Zheng Hai-dong

[Abstract]With the rapid development of science and technology and society， machining technology is also developing with each passing day. In the field of machining， the processing of ultra-thin cylindrical parts is a difficult content. Only by doing a good job in the reasonable application and control of its processing technology， can we ensure the processing effect of such parts and meet their actual production and application needs. Based on this， this paper takes the machining of an ultra-thin cylindrical part as an example to analyze the application of its machining technology. It is hoped that through this research and analysis， the machining technology can be well applied in the specific processing of ultra-thin cylindrical parts， and provide a scientific reference for the good processing of such parts.

[Keywords]machining; ultra thin cylindrical part; part processing; process technology

隨著當(dāng)今工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，機(jī)械設(shè)備的發(fā)展也十分迅速。在這樣的情況下，越來(lái)越多的超薄筒狀零件開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)制造需求也在不斷提升。但是在對(duì)超薄筒狀零件進(jìn)行生產(chǎn)加工的過(guò)程中，因其厚度較小、長(zhǎng)徑比較大，加之結(jié)構(gòu)剛性不足，所以其工藝效果很難保障。一旦加工質(zhì)量不佳，便很容易在后續(xù)應(yīng)用中出現(xiàn)一系列的問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)其應(yīng)用質(zhì)量、應(yīng)用性能等造成不良影響，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)安全問(wèn)題。因此，在對(duì)此類(lèi)零件進(jìn)行加工的過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員一定要充分了解其具體情況，明確其主要結(jié)構(gòu)和加工難點(diǎn)，并對(duì)其加工工藝和加工效果進(jìn)行科學(xué)分析，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，應(yīng)及時(shí)找出問(wèn)題原因，再采取針對(duì)性的措施來(lái)進(jìn)行工藝優(yōu)化。通過(guò)這樣的方式，才可以確保超薄筒狀零件的加工質(zhì)量，并使其應(yīng)用質(zhì)量和性能得到最大限度的保障。

1 超薄筒狀零件加工概述

超薄筒狀零件屬于薄壁零件中的一種，其主要特征是零件壁厚度小（通常在0.5 mm左右）、長(zhǎng)徑比大、結(jié)構(gòu)剛性較弱等。在當(dāng)今的很多機(jī)械設(shè)備中，超薄筒狀零件都具有至關(guān)重要的作用，一旦此類(lèi)零件出現(xiàn)了問(wèn)題，便會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。

在對(duì)超薄筒狀零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其主要的工藝技術(shù)路線包括以下幾個(gè)方面：①粗加工;②熱處理;③半精加工;④時(shí)效處理;⑤精加工。

但是在具體的機(jī)械加工過(guò)程中，因?yàn)槌⊥矤盍慵诘暮穸忍。L(zhǎng)度和直徑比較大，所以很容易受到切削熱和切削力等因素的影響，進(jìn)而在加工過(guò)程中出現(xiàn)變形問(wèn)題，導(dǎo)致其尺寸偏差超過(guò)允許范圍，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的應(yīng)用需求。為避免此類(lèi)情況的發(fā)生，具體加工中，就需要對(duì)其機(jī)械加工技術(shù)加以合理應(yīng)用和控制。

2 超薄筒狀零件加工工藝分析

2.1 零件結(jié)構(gòu)與加工難點(diǎn)分析

本次所研究的超薄筒狀零件是應(yīng)用在屏蔽泵上的一種屏蔽套零件，通常情況下，此類(lèi)零件的主要材質(zhì)為合金或者是奧氏體不銹鋼，其最薄位置的厚度在0.4～0.6 mm。考慮到其具體材質(zhì)與特征，該零件的制造需要通過(guò)機(jī)械加工的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1是該超薄筒狀零件的工件結(jié)構(gòu)示意圖。

在該超薄筒狀零件的具體加工中，其主要的難點(diǎn)是φ70 h7這一薄壁段，其厚度僅為0.5 mm，加工中對(duì)于其形位公差和尺寸公差都具有非常嚴(yán)格的要求，加之長(zhǎng)度和直徑都比較大，整體剛性不足，如果直接進(jìn)行加工，則很容易在切削力影響下出現(xiàn)變形問(wèn)題。基于此，在具體的加工過(guò)程中，一定要對(duì)其進(jìn)行專(zhuān)用工裝設(shè)計(jì)，這樣才可以對(duì)其薄壁段起到有效的輔助作用，能與其共同承受加工中的切削壓力。

2.2 超薄段加工工藝選擇

在對(duì)該超薄筒狀零件的薄壁段進(jìn)行加工時(shí)，加工方法有兩種。①將外圓預(yù)留出足夠大的加工量，讓整體結(jié)構(gòu)剛度得以良好保障，先對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行精加工，在加工到設(shè)計(jì)尺寸之后再通過(guò)φ69 H7內(nèi)孔以及左端的C端面進(jìn)行定位，并以此為依據(jù)進(jìn)行外徑的精加工。②將內(nèi)孔預(yù)留足夠大的加工量，讓整體結(jié)構(gòu)剛度得以良好保障，先對(duì)外徑進(jìn)行精加工，在加工到設(shè)計(jì)尺寸之后再借助于φ70 h7外圓以及左側(cè)的B端面背面進(jìn)行定位，并以此為依據(jù)進(jìn)行內(nèi)孔的精加工。

按照熱脹冷縮原理，本次加工中，若選擇了第一種加工方法，在最后進(jìn)行外徑加工的過(guò)程中，很可能讓此段在切削熱作用的影響下向外膨脹，進(jìn)而導(dǎo)致完成精加工的φ67 H7內(nèi)孔尺寸變大。而在第二種加工方法下，這樣的問(wèn)題就不會(huì)出現(xiàn)。基于此，在本次的超薄筒狀零件加工中，對(duì)于φ70 h7這一薄壁段，便采用了第二種加工方法。因?yàn)闊崽幚碇安](méi)有加工難點(diǎn)，所以本次加工工藝分析主要從熱處理之后的加工工序開(kāi)始。

2.3 超薄段加工工藝分析

在合理選擇了機(jī)械加工工藝之后，技術(shù)人員主要通過(guò)以下的工藝來(lái)進(jìn)行該超薄筒狀零件的φ70 h7薄壁段加工：對(duì)φ70 h7薄壁端外徑進(jìn)行夾裝，在經(jīng)過(guò)粗找正之后，通過(guò)半精加工的方式將φ69 H7內(nèi)孔加工到φ67;通過(guò)精加工的方式將C大端面和φ120外徑加工到設(shè)計(jì)要求。然后對(duì)φ120外徑進(jìn)行夾裝，夾裝過(guò)程中，應(yīng)將軟墊銅設(shè)置在工件和卡盤(pán)之間，以此來(lái)達(dá)到良好的保護(hù)效果。在找正之后，對(duì)整個(gè)零件外表面進(jìn)行半精加工以及精加工處理，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。尤其是對(duì)于φ70 h7薄壁段的外徑，需要通過(guò)多次的半精加工方式進(jìn)行加工處理。接下來(lái)需按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行劃線，并鉆出螺栓孔。最后是內(nèi)孔精加工，此項(xiàng)操作需要在完成了上述加工操作且將工件放置48 h之后進(jìn)行。具體加工中，應(yīng)借助于外徑定位胎做好定位工作，定位中，應(yīng)使定位胎具內(nèi)孔和φ70 h7外圓相配合，使定位胎具端面靠緊C端面，用螺栓固定。加工過(guò)程中，應(yīng)將進(jìn)刀量適當(dāng)減小，并將冷卻液的用量適當(dāng)加大。本次加工中，每一次的進(jìn)刀量都控制在0.2 mm及以下，經(jīng)溫度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，切削溫度并未發(fā)生明顯變化。圖2是本次超薄筒狀零件加工中的外徑定位胎示意圖。

2.4 薄壁段加工效果分析

在通過(guò)上述加工工藝對(duì)該超薄筒狀零件進(jìn)行加工之后，為確保其加工質(zhì)量，特對(duì)其進(jìn)行了形位公差和尺寸測(cè)量。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在該零件中，除了φ70 h7這一薄壁段的外徑之外，其余所有位置的形位公差及其尺寸都與設(shè)計(jì)要求相符。表1是φ70 h7薄壁段的具體測(cè)量時(shí)間及其測(cè)量結(jié)果情況：

從表1可以看出，在該超薄筒狀零件通過(guò)上述加工工藝完成加工并放置了48 h之后，其中的φ70 h7薄壁段D段外徑并未發(fā)生變化，但是E段外徑卻出現(xiàn)了尺寸縮小情況。由此可判斷出，φ70 h7薄壁段E段是導(dǎo)致該段外徑加工尺寸不符合設(shè)計(jì)的主要偏差位置。因此，在后續(xù)的加工工藝研究中，需要對(duì)此處的加工工藝問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)行科學(xué)分析，并根據(jù)實(shí)際情況，采取合理的措施來(lái)實(shí)施工藝優(yōu)化。

2.5 加工問(wèn)題原因分析

根據(jù)本次加工之后與放置48 h之后的具體測(cè)量結(jié)果，結(jié)合該超薄筒狀零件的具體加工工藝分析可判斷出，之所以會(huì)在φ70 h7薄壁段E段出現(xiàn)外徑縮小問(wèn)題，主要原因是在對(duì)該段內(nèi)徑進(jìn)行半精加工的過(guò)程

中，其加工尺寸是φ67，和精加工尺寸φ67 h7之間存在2 mm差距，單邊加工量達(dá)到了1 mm，加工量較大。在這樣的情況下，雖然在加工中并未監(jiān)測(cè)到明顯的溫度變化，但是在切削熱的影響作用下，其加工溫度一定會(huì)出現(xiàn)輕微變化情況，加之工件壁厚度太小，熱傳導(dǎo)速度快，因此即使加工中的溫度變化非常細(xì)微，也會(huì)對(duì)加工尺寸造成影響。

2.6 加工工藝改進(jìn)及其效果分析

針對(duì)本次加工中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合上述問(wèn)題原因分析，在后續(xù)加工中，技術(shù)人員特對(duì)其加工工藝進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整中，將原來(lái)的φ69 h7內(nèi)孔半精加工參數(shù)從φ67改為φ68，同時(shí)也對(duì)φ70 h7外徑精加工過(guò)程中的進(jìn)刀量進(jìn)行了適當(dāng)縮小，使其控制在0.1～0.15 mm，其他加工工藝參數(shù)均保持不變。然后依然按照上述的加工工藝方法重新進(jìn)行了該超薄筒狀零件的加工，并對(duì)新的工件形位公差及其尺寸進(jìn)行了測(cè)量。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在對(duì)加工工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)之后，新的超薄筒狀零件在完成加工并放置48 h之后的形位公差及其尺寸都完全符合設(shè)計(jì)要求。表2是本次加工工藝優(yōu)化改進(jìn)之后該超薄筒狀零件φ70 h7薄壁段的具體測(cè)量時(shí)間及其測(cè)量結(jié)果情況。

從表2看出，改進(jìn)之后的加工工藝在該超薄筒狀零件加工中具有良好的適用性和可行性。

3 超薄筒狀零件加工中的主要注意事項(xiàng)分析

在通過(guò)機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行超薄筒狀零件的加工過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)其加工精度的良好控制，相關(guān)企業(yè)與技術(shù)人員需要注意以下幾點(diǎn)：①一定要對(duì)定位胎內(nèi)孔和工件外徑之間的配合公差加以良好控制，防止間隙過(guò)大所導(dǎo)致的切削力影響變形和間隙過(guò)小所導(dǎo)致的工件外徑損傷。經(jīng)試驗(yàn)分析可知，其配合公差應(yīng)保持在0.02～0.03 mm。②加工中，定位胎軸向上的內(nèi)部臺(tái)階一定要和工件之間保持適當(dāng)間隙，這樣才可以讓定位胎大端面無(wú)間隙地緊靠在工件上的C大端面上。但是為防止該段在加工中受到刀具擠壓出現(xiàn)外脹問(wèn)題，這個(gè)間隙也不可預(yù)留過(guò)大，通常在0.2 mm及以?xún)?nèi)即可。③因?yàn)槎ㄎ惶ズ凸ぜg的配合間隙比較小，在將工件裝入到定位胎中之后，兩者便可能會(huì)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而很容易將工件劃傷。所以在具體加工中，也應(yīng)該做好定位胎材料選擇，使其具備一定的剛度，但硬度不可過(guò)大。

4 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今的機(jī)械工程領(lǐng)域中，超薄筒狀零件具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和很高的應(yīng)用需求。但是因?yàn)榇祟?lèi)零件具有較大的加工難度，所以具體加工中，需采用機(jī)械加工的方式，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)。為達(dá)到良好的加工效果，應(yīng)先做好試加工操作，并在完成加工和放置48 h之后做好其形位公差以及尺寸測(cè)量，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，一定要明確其主要原因，并采取針對(duì)性的措施來(lái)進(jìn)行處理。通過(guò)這樣的方式，才可以讓超薄筒狀零件的加工工藝得到合理優(yōu)化，盡最大限度確保其加工精度。這對(duì)于超薄筒狀零件的制造、應(yīng)用以及機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展都將具有十分深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 許林，王威.機(jī)械加工工藝方法及誤差研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021（30）：95-98.

[2] 曹偉.機(jī)械零件熱處理加工技術(shù)工藝研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（20）：106-107.

[3] 吳曉明.淺議機(jī)械加工對(duì)金屬零件加工精度的影響[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2021（7）：243-244.

[4] 柴志雅.機(jī)械加工零件的熱處理加工技術(shù)[J].當(dāng)代化工研究，2021（12）：177-178.