开放端齿薄壁套铝合金零件加工工艺分析.pdf

精密制造与自动化 2016年第2期 62 AA向2:10.03 A0.03 AA2470.03236H7200h644911211.7 0-0.10.05 A1.61.61.624槽均布(a)(b)(c)(d)(e)开放端齿薄壁套铝合金零件加工工艺分析 赵 勇 柳秀娥（河南新平科烟草机械有限公司 河南新乡 453000）摘 要 薄壁件加工一直是机械加工中的难点，开放端齿薄壁套加工难度更大。针对该类零件在车削及铣削加工中刚性差及装夹变形的情况，根据零件结构特点设计相应的工装夹具，并改变夹紧力的方向，以解决装夹变形的问题并增强工件的刚性，以保证产品质量，提高生产效率，并降低了对工人技能的要求。关键词 薄壁件 开放端齿 刚性 夹紧力 工装夹具 1 1 零件结构分析零件结构分析 在高速软包包装机上有一关键零件，为铝合金薄壁套类零件，端面均布 24 个 11.7mm 宽的齿，与相关零件的内槽以间隙配合的方式组装使用，其工作状态是高速旋转。所以对零件齿条等分性，对称度及内外圆同轴度均有要求。薄壁零件因其刚性太差导致加工中变形严重，一直属于难加工结构，该零件因端齿的存在且端齿相互不连接，在薄壁的基础上又增加了加工的难度。易变形、刚性差、难装夹及加工振刀是该零件加工的工艺难点，零件结构如图 1 所示。图图 1 零件结构示意图（材料：零件结构示意图（材料：7075）2 2 工艺性分析工艺性分析 2.1 2.1 薄壁零件的加工难点及应对措施薄壁零件的加工难点及应对措施 薄壁套零件加工的难点在于因夹紧力、切削力、内应力和切削热等因素的影响而产生的变形。此类零件因刚性不足，柔性有余，常规装夹无法满足加工精度，常因夹紧力不当导致零件弹性变形产生形状误差。如图 2 所示，当未夹紧前薄壁套的内外圆均为正圆形。如夹紧方法选择不当，夹紧后工件为三棱形，如图 2（a）；镗孔后内孔呈正圆形，如图 2（b）；但在松开三爪后，工件由于弹性变形，使已镗圆的孔产生三棱形，如图 2（c）。为减少加工误差，应使夹紧力均匀分布，可以在夹紧时增加一开口过渡环，如图 2（d），或增加夹爪的宽度，如图 2（e），以增加夹紧面积。图图 2 夹紧变形误差及合理装夹方式夹紧变形误差及合理装夹方式 为减少夹紧力的影响，工艺上常采用轴向夹紧的夹具。因切削力和切削热使工件产生热变形会直接影响到加工精度，为减小这种影响，在实际加工中可采取下列措施：（1）在切削区域采用充分的冷却液；（2）提高切削速度或走刀量（如高速切削和高速磨削），使传入工件的热量减少；（3）刀具勿使过分磨钝就进行刃磨和修正，以减少切削热；赵 勇 等 开放端齿薄壁套铝合金零件加工工艺分析 63 专用软爪工件堵板定位压紧面定位面压紧面定位套工件压板压紧螺钉（4）对形状复杂的工件，其粗、半精及精加工应分开进行，中间加时效处理，减少加工应力引起的零件变形。2.2 2.2 工艺路线的安排工艺路线的安排 经对零件结构特点及加工性能分析，确定工艺路线如下：粗车内外圆成型，单边留余量 1mm人工时效半精车内外圆，单边留余量0.5mm分度头装夹，线切割端部 24 等分槽人工时效工装装夹，精车内孔外圆至尺寸用工装精铣端面等分槽成。该零件加工的难度具体体现在精车内外圆及精铣端齿，从加工工艺角度看，工件的受力点，刚性和工装夹具的定位方式是影响加工质量的关键因素，下面针对精车和精铣工序的装夹方式做具体的分析。3 3 精车时的装夹方式精车时的装夹方式 3.13.1 加工外圆的装夹方式加工外圆的装夹方式 精车外圆时，采用了撑顶的装夹方式（图 3）。夹紧三爪为专用大接触面软爪（H62 焊接软爪），增大工件与夹具的受力面，使装夹力均匀分布在工件圆周上，减小工件径向变形。堵板以端面定位，轴向压紧工件，增强加工时工件刚性。采用该装夹方式，能够有效防止工件夹紧变形、切削振动、径向让刀现象，提高表面粗糙度，提高生产效率。图图 3 精车外圆装夹方式精车外圆装夹方式 为保证装夹精度，加工时需精车软爪，软爪外径圆弧尺寸与零件内孔近似，软爪撑内孔，先精车 24 齿部端面后，装入堵板，以堵板端面定位（台阶处小直径外圆不定位，以减少齿条部位的弹性变形），尾座顶尖顶紧堵板，精加工外圆至尺寸要求。3.2 3.2 加工内孔的装夹方式加工内孔的装夹方式 车削薄壁套筒的内孔时，必须特别注意装夹问题，往往由于装夹不当引起工件变形。该零件在精车内孔时采用了工装装夹，轴向压紧的方法，以增加工件刚性，防止产生形状误差。保证车削不让刀，不振刀，以保证车削工序符合图纸尺寸要求。定位套内孔与工件已车外圆采用间隙配合，保证工件径向不受力，压板轻压工件齿部端面，作为一个支撑增加工件刚性，避免振刀及让刀，保证内孔尺寸及同轴度要求，如图 4 所示。图图 4 精车内孔装夹方式精车内孔装夹方式 4 4 精铣时的装夹