薄壁套零件的外圓加工方法
2021-4-21 來源：青海（hǎi）重型機械製造有限公司機械加工（gōng）分（fèn）廠 作者： 劉學元 馮 嬌
摘要 : 通過在薄壁套內孔填充鋸（jù）末並注（zhù）水膨脹的 創新（xīn）方法來提高工藝剛（gāng）性，解決了車削和磨削外圓時的（de） 振動難題，為薄壁零件的外圓加工走出了一條新路。 薄（báo）壁套是機械加工中常遇到（dào）的難加工零件，我公司 通常采用車削和（hé）磨削兩（liǎng）種方法，均未達到設計圖（tú）樣要求。 為解決工（gōng）藝難題，通過在薄壁套內孔填充鋸末並注水膨（péng） 脹（zhàng）的創新方法，提高（gāo）了薄壁（bì）套的工藝剛性和加工精度， 可滿足圖（tú）樣技術要求。
1. 薄壁（bì）套結構和（hé）精度要求
加工如圖 1 所示兩種尺寸的薄壁套（tào）零件，材料為 27SiMn 鋼。
圖（tú） 1 薄壁套結構和尺寸
2. 薄壁套加工工藝
工件（jiàn）一的加工工藝路線為 : 下料（liào）→粗車→半精車→萬能磨→精 車→終檢。工件二的加工工藝路線為 : 下 料→調質粗車→半精車→終檢。 工件的加工特點為（wéi） : 1）工件表麵的加工分為粗、半精和 精（jīng）加工，加工時采用試切法（fǎ）以內孔、外 圓互（hù）為基準，反複進（jìn）行加工。最後以內 孔為基準加工外圓，達到圖樣技術要求。 2）加工外圓（yuán）采用工（gōng）藝心軸，結構（gòu）如 圖 2 所示。
3. 操作方（fāng）法（fǎ）
具體（tǐ）加工操作方法如下。 1）調整機床精度達到工藝要求。 2）工件一加工過程 : 首先將工件內 孔加（jiā）工至尺寸要（yào）求，外圓（yuán）按壁厚適當留 量（liàng） ; 然後將（jiāng）心軸穿入孔內，填滿鋸末壓實， 找正注（zhù）水後，待鋸末膨脹，精車外（wài）圓至 圖樣尺寸要求，如圖 3 所示。 3）工件二加工過程 : 將工件（jiàn）一端 車（chē）成（chéng）止口，止口與（yǔ）法蘭（lán）盤配合間隙過盈 0.008~0.012mm，在工件卡頭部位（wèi）內（nèi） 孔、外圓處分別切 4mm×2mm 卸荷槽， 卸下工件，裝上法蘭盤 7，使工件卡頭部位（wèi）成為實體狀（zhuàng）態。工件裝夾如圖 4 所示，將（jiāng）內孔車至尺 寸（cùn）要求，外圓（yuán）按壁厚（hòu）適當留（liú）量，將心軸杆裝入孔內擰緊， 填滿鋸末壓實（shí）注（zhù）水，待鋸末膨脹後，精車（chē）外圓至尺寸要求。 產品檢測結果見表 1。
圖 2 工藝心軸
1－注（zhù）水口堵頭 2 －心軸體 3、7－法蘭盤 4、6 －密封圈 5 －工件 8 －墊圈 9 －球墊圈 10 －螺母 11－出水口堵頭（tóu）
圖 3 工件一加工示（shì）意（yì）
圖 4 工件二裝夾示意
4. 填加鋸末注水膨脹法的（de）定性分析
工藝（yì）試（shì）驗檢測結果證明，填加鋸末注水膨脹法所加 工的薄（báo）壁零件（jiàn）完全能滿足（zú）設計（jì）圖樣的技術要求，證明此 方法可（kě）行。填加鋸末法是根據鋸末吸水後膨脹的原理（lǐ）， 使零件內孔與外圓成為一體，從而減小零（líng）件在加工過程 中的變形。鋸末洗濕後膨脹率參照木材膨脹率來類（lèi）推， 其纖維達到（dào）飽和點時膨脹率最大，如圖 5 所示。
由圖 5 可知，木材體積膨脹率最大， 鋸末膨脹（zhàng）率近（jìn）似於木材（cái）體積膨脹率。利 用鋸末吸濕後（hòu）膨脹這一原理，在零件加（jiā） 工中起到（dào）了良好（hǎo）的（de）效果。
圖 5 木材含水膨（péng）脹率
1－順紋 2 －徑向 3 －弦（xián）向 4 －體積膨脹
鋸末裝入零（líng）件孔內壓實注水後，鋸 末膨脹受零件及心軸的約束，由於膨脹 力作用在零件內壁上，形（xíng）成兩個分（fèn）力， 即軸向力和徑向力，在（zài）這兩個力的作用 下，零件基本成實體（tǐ）狀態（tài）。徑向力在車 削加工過程中可以減（jiǎn）小 Py 力的作用，軸 向力可以減（jiǎn）小車削過程中 Px 力的作用（yòng）。 另一方麵，注（zhù）水明顯降低了切削熱對工 件變形的（de）影響。薄壁套外圓加工完畢後， 應打開注水（shuǐ）口，卸載內孔壓力後，再拆卸（xiè） 工件，清洗薄壁套內孔（kǒng），鋸（jù）末曬幹後可 以重複使（shǐ）用。
5. 結語
通過對薄（báo）壁套（tào）孔內裝入鋸末壓實注 水的工藝試驗，為薄壁套的加工（gōng）探（tàn）索出 一（yī）種切實可行（háng）的加工工藝方法。填鋸末 注水膨脹法對於單（dān）件小批（pī）量生產尤其經 濟實用（yòng）。
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