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薄壁套零件的外圓加工方法

2021-4-21 來源：青海重型機械製造有限公司機械加工分廠作者：劉學元馮嬌

摘要 : 通過在薄（báo）壁套內（nèi）孔填充鋸末並注水膨脹（zhàng）的創新方法來提高（gāo）工藝剛性，解決了車削和磨削外圓時（shí）的振動難題，為薄壁零件的外圓（yuán）加工走出了一條新路。薄壁套是（shì）機械加工中常遇到的難加工零件，我公司通常采用車削和磨（mó）削兩種方法，均未達到設（shè）計圖樣要求。為解決工藝難題，通過在薄壁套內孔填（tián）充鋸末並注水膨脹的創新方（fāng）法，提高了薄（báo）壁套的工藝剛性（xìng）和加工精度，可滿（mǎn）足圖樣技術要求。

1. 薄壁套結構和精度要求

加工如圖 1 所示兩種尺寸的薄壁套零件，材料為 27SiMn 鋼。

圖 1 薄壁套結構和尺寸

2. 薄壁套加工工藝

工件一的加工工藝（yì）路線為 : 下料→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（cū）車→半精車→終檢。工件的加工特點為（wéi） : 1）工件表麵的加工（gōng）分（fèn）為（wéi）粗、半精（jīng）和精加工，加工時采用試切法以內孔、外圓互為基準，反複進（jìn）行加工。最後（hòu）以內孔為基準加工外圓，達到圖樣技術要求（qiú）。 2）加工外圓采用工藝心軸，結構如（rú）圖 2 所示。

3. 操作方法

具體加工操作方法如下。 1）調整機床精度達到工藝要求。 2）工件一加工（gōng）過程 : 首先將工件內孔加工至尺寸要求，外圓（yuán）按壁厚適當留量 ; 然後將心軸（zhóu）穿入孔內，填滿鋸末壓實，找正注水後，待鋸末膨脹，精車（chē）外圓至圖樣尺寸要求，如圖 3 所示。 3）工件（jiàn）二加工過程 : 將工（gōng）件一端車成止口，止口與法蘭盤配合（hé）間隙（xì）過盈 0.008~0.012mm，在工件（jiàn）卡頭部位內孔、外圓處（chù）分別切 4mm×2mm 卸荷槽，卸下工件，裝上法蘭盤 7，使工件卡頭（tóu）部位成為實體狀態。工件裝夾如圖 4 所示，將內孔車至尺寸（cùn）要求，外圓按壁厚（hòu）適當留量，將心軸杆裝入孔內擰緊，填滿（mǎn）鋸末壓實注（zhù）水，待鋸末膨脹後（hòu），精車外圓至尺寸要求（qiú）。產品檢測結果見表（biǎo） 1。

圖 2 工藝心軸

1－注水口堵頭 2 －心軸（zhóu）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

圖 3 工件一加工示意（yì）

圖 4 工件二（èr）裝夾（jiá）示意

4. 填（tián）加鋸末注水膨脹法的定性分析

工藝試驗檢測結（jié）果證明，填加鋸末注水（shuǐ）膨（péng）脹法所加工（gōng）的薄壁（bì）零件完全能（néng）滿足設計（jì）圖樣的技術要求，證明此方法可行。填加鋸末法是（shì）根據鋸末吸水後膨脹的原理，使零件（jiàn）內孔與外圓成為（wéi）一體，從而減小零件在加（jiā）工過程中（zhōng）的變（biàn）形。鋸（jù）末洗（xǐ）濕後膨脹率參照（zhào）木材膨脹率來類推，其纖（xiān）維達到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，鋸末膨脹率近似（sì）於木材體（tǐ）積膨脹率。利用鋸末吸濕後膨（péng）脹這一原理，在零件加工中起到了良好的效果（guǒ）。

圖 5　木材含水膨脹率（lǜ）

1－順紋　2 －徑向　3 －弦向　4 －體積膨脹

鋸末裝入零件孔（kǒng）內壓實注水後，鋸末膨脹（zhàng）受零件（jiàn）及心軸的約（yuē）束，由於（yú）膨脹力作用在零件內壁上，形成兩個分力，即軸向力和（hé）徑向力，在這兩個力的作用下（xià），零件基本成實體狀態。徑向力（lì）在車削加工過程中可以減小 Py 力的作用，軸向力可以減小車削過程中 Px 力的作用。另（lìng）一方麵，注水（shuǐ）明顯降低了（le）切削（xuē）熱對工件變形的影響。薄壁套外圓加工完畢後，應打開注水口（kǒu），卸載內孔壓力後，再拆卸工件，清洗（xǐ）薄壁套內孔（kǒng），鋸末（mò）曬幹後可以（yǐ）重複使用。

5. 結語

通過對薄壁套孔內裝入鋸末壓實注水的工藝試驗，為薄壁套的（de）加工（gōng）探索出一種切實可行的（de）加工工藝方法。填鋸末注水膨脹（zhàng）法對於（yú）單件小（xiǎo）批量生產尤其經濟（jì）實用。

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