薄壁零件的車削工藝分析

滕超　陳明獻　梁琪

[摘 要] 零件材料為7075，內(nèi)外型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)型腔尺寸由大到小，深度較深。材料存在硬度低、導(dǎo)熱快、塑性大、熱膨脹系數(shù)大、切削加工性差等難題。實際加工中選取經(jīng)濟型數(shù)控車床，通過分析確定零件的加工難點，安排加工順序，自制工裝，選取合理的切削參數(shù)，保證零件一次加工合格。

[關(guān)鍵詞] 典型零件;工藝分析;結(jié)構(gòu)

本學(xué)年，省勞模創(chuàng)工作室承接廣州一企業(yè)薄壁產(chǎn)品打樣業(yè)務(wù)，工作室團隊帶領(lǐng)數(shù)控項目競賽選手參與了零件的整個加工過程，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，總結(jié)了薄壁類零件的加工經(jīng)驗。

一、產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示，零件材料為7075，外圓最大直徑200H8，外圓R500與內(nèi)型腔圓弧面最薄處單邊厚度僅為5mm，內(nèi)型腔由七處內(nèi)環(huán)槽和六個公差等級為H8的臺階組成，孔口處為一個M175×2-6g的內(nèi)螺紋，右端面一處189×4.75mm的端面槽。

二、加工難點分析

通過產(chǎn)品圖紙分析，此零件有以下的加工難點：

（1）零件材料為7075，切削加工性差，內(nèi)型腔復(fù)雜，排屑不暢，零件易變形;

（2）零件的尺寸較大，來料長L=370mm，直徑=240mm，重量約40kg左右，并且現(xiàn)有條件沒有可裝夾240圓柱的中心架;

（3）內(nèi)型腔的七處內(nèi)環(huán)槽和六個公差等級為H8的臺階必須一次安裝加工完畢以保證各處形位公差;

（4）內(nèi)型腔頭部R13的相接問題;

（5）掉頭后如何加工R500、R18，200H8等尺寸。

三、加工工藝安排及工裝設(shè)計

（1）根據(jù)此零件的設(shè)計要求及來料情況，車削加工的步驟為：粗車外圓基準(zhǔn)→鉆孔（直徑小于內(nèi)腔R13）→粗車內(nèi)型腔→依次粗車各臺階（均留余量0.5mm）→粗車端面槽→掉頭粗車（留余量0.5mm，局部留工藝臺階）→掉頭精車各部環(huán)行槽至尺寸→切空刀槽→車M175內(nèi)螺紋→精車端面槽→精車各臺階至公差要求→掉頭用工裝車外圓R500，200H8至要求。

（2）零件內(nèi)型腔復(fù)雜。孔部形體是從大到小的趨勢，如果采用傳統(tǒng)的從頭至尾的循環(huán)式編程加工比較困難，鋁削也不易排出，加工時工件容易被擠動，造成危險。為避免意外，采用的是分段分層加工的方式，分別以七處內(nèi)環(huán)槽的每一段長度為目標(biāo)，將內(nèi)型腔分解為七個部分。由于零件較大，切削轉(zhuǎn)速不能太大，采用標(biāo)準(zhǔn)刀具由于其長短差異而不能滿足條件，不利于鋁件的切削加工，最終采取了自制刀桿。

（3）右端輪廓粗加工完成后，夾持200mm外圓粗加工左端大部分余量，以減輕工件重量，機床主軸孔直徑為85mm，加工軟爪50mm長，需在以左端為基準(zhǔn)113mm長處，留一個直徑138mm、長40mm的臺階作為掉頭精加工工藝裝夾臺階。

（4）內(nèi)螺紋M175×2，退刀槽應(yīng)為螺距的1.5倍左右，而圖紙給定的退刀槽僅為1mm，正常的加工方法是不適用的。零件的夾持部位較短，懸伸較長，又無中心架的支撐，為了使加工更為合理，采用自制彈性刀桿，改變車削方式使加工時刀具由內(nèi)到外，反轉(zhuǎn)進刀，程序采用G32螺紋切削方式，程序（略）。

（5）內(nèi)型腔最深處為圓弧采用了將鉆頭頭部磨成R13的圓弧，保證內(nèi)腔深度的條件下與最深處的內(nèi)環(huán)槽預(yù)留出的直徑相接，手工拋光即可。

（6）掉頭后如果直接裝夾200mm的位置，零件最薄處僅為3mm，會造成螺紋以及端面槽的變形，最終導(dǎo)致零件的報廢。從工裝的總體結(jié)構(gòu)圖可以看出（見圖2：工裝示意圖），分別用內(nèi)螺紋M175×2和內(nèi)孔直徑170.5mm兩個位置定位與夾緊，內(nèi)部增加了尼龍棒做成的可調(diào)支撐，增加工件的整體剛性以及減少零件的變形。內(nèi)腔圓弧面是內(nèi)槽形式，整體尼龍棒不放入零件，需將其分成三等份。先將尼龍棒分別放入零件中，后放入50mm頂針，通過頂針的作用力使尼龍棒與工件充分接觸，最后將工裝旋入工件內(nèi)，端面槽定位螺紋鎖緊，確保零件跳動在公差范圍內(nèi)，輕刀快走去除工藝臺階面后，整體精車R500及200H8外圓，編程使用Mastercaam編程軟件，精加工刀具采用PCD，主軸轉(zhuǎn)速n=150～250rpm，進給量F=0.15～0.25mm，切削深度ap=0.05mm。采用以上加工方法，零件一次加工成功，該工裝不但方便、準(zhǔn)確，而且縮短輔助時間，既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率，確保零件的及時交付。

隨著數(shù)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，高精復(fù)雜零件的加工日益增多，對技術(shù)工人提出了新的課題，只有將傳統(tǒng)的加工方法、技能與先進數(shù)控設(shè)備有機結(jié)合，才會開拓更廣泛的領(lǐng)域。通過此次為企業(yè)提供技術(shù)支持，了解了行業(yè)企業(yè)的要求，引進企業(yè)生產(chǎn)崗位所需技能的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)，引入企業(yè)技能和生產(chǎn)管理文化，實現(xiàn)職業(yè)院校的數(shù)控技術(shù)教學(xué)與企業(yè)實際需求的對接，培養(yǎng)更多更好的數(shù)控技能型人才。

參考文獻：

高崇臻.技能大賽引領(lǐng)職業(yè)教育教學(xué)改革[J].現(xiàn)代教育，2013（7）.

[作者單位]

廣州市機電高級技工學(xué)校

（編輯：薄躍華）