前殼體零件的車削加工

氣動工具是一種安全、便捷的生產(chǎn)工具，應(yīng)用廣泛。本著輕便、功率大的原則，設(shè)計氣動工具的工程師往往將氣動工具的零部件設(shè)計成四兩撥千斤的效果，這就使得其零部件的加工比較困難。1.前殼體結(jié)構(gòu)B1621型氣扳機（見圖1）前端黑色的部件就是前殼體，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。前殼體零件毛坯材質(zhì)是Q235低碳鋼，碳含量低于0.25%，強度低、硬度低，容易變形。其制造采用8道拉深工序完成。拉深后的毛坯外形尺寸不固定，沒有相對完好的基準面。殼體壁厚3mm，直徑60mm，屬于典型的薄壁零件，如圖3所示。其中4、5、6和7處垂直度和同軸度要求較高，這些部位都要進行車削加工。4、6處要壓軸承或襯套，尺寸精度要求較高。加工薄壁零件的常用方法為：采用軸向裝夾方式用鎖緊螺母壓緊工件端面；卡爪包裹住工件夾緊；采用粗、精車兩次裝夾完成加工；保持刀具鋒利，加注充分的切削液。為了保證前后兩孔的同軸度、殼體底面與軸線的垂直度，內(nèi)孔4、5、6處尺寸，以及端面7處，需在一次裝夾中完成加工（俗稱“一刀活兒”），為此只能拋棄軸向螺帽壓緊的裝夾方法。2.樣件生產(chǎn)時出現(xiàn)的問題生產(chǎn)樣件時，采用普通卡爪徑向裝夾，夾持面積達到殼體外圓的2/3，加工刀具保持鋒利，加注充分的切削液。但是，這種工藝方案加工出的零件尺寸精度和位置精度極差，達不到設(shè)計要求，合格品只有50%。零件在機床上測量精度完全合格，但是松開卡爪后，零件會扭曲變形。分析認為，工件夾緊時變形是產(chǎn)生廢品的主要原因。如何才能做到夾緊后既滿足切削力的需求，又保證工件不變形，是解決技術(shù)難題的根本。3.批量加工時采取的工藝優(yōu)化方案批量加工時，嘗試采取了如下幾種工藝優(yōu)化方案。（1）第一種改進方案先以內(nèi)孔為基準將工件大外圓車一刀（俗稱“見光”），作為精基準，然后夾持精基準平端面、車內(nèi)孔。實踐證明，這種互為基準的工藝方案不合適。因為以內(nèi)孔為基準車外圓時，只要撐起內(nèi)孔，工件就變形了；加工完外圓，松開卡爪，工件再次出現(xiàn)彈性變形，預(yù)加工精基準的方案失敗。（2）第二種改進方案零件分粗、精加工，粗加工時采用相對較大的夾緊力；精加工時，將卡爪輕輕松動一下，減少夾緊力。實踐證明，此方法不可靠，精加工松動工件的力很難控制，夾緊力稍大一點，工件依舊夾緊變形；夾緊力小了，工件會在精車時松動、脫落，輕則刀具損毀，重則工件飛出，釀成安全事故。（3）第三種改進方案重新制作卡爪?？ㄗA持表面車制成喇叭形（見圖4），卡爪的后半部分夾緊工件剛性相對較高的部分，卡爪前端3的位置軸向定位?？ㄗ⒐ぜ堪饋恚拖裨谑中睦镞u蛋，相互抵消來自不同方向的夾緊力。優(yōu)化后的方案理論上是科學(xué)的，工藝人員和現(xiàn)場操作者都對其抱有很大的希望。由于生產(chǎn)條件的限制，使用手工刃磨的YW1硬質(zhì)合金車刀，冷卻采用水溶性切削液。經(jīng)過試驗，刀具磨損劇烈。改為以潤滑為主的N32全損耗系統(tǒng)用油，刀具壽命大幅提升，一次磨刀最多能夠加工200件殼體。產(chǎn)品質(zhì)量提高，廢品率下降到30%左右。第三種方案依然保持著較高的廢品率，分析其原因為：夾緊狀態(tài)下的卡爪與工件表面呈線接觸，夾緊力全部集中在大孔與小孔相交的薄弱部位，不是很合理。為此，必須改進卡爪夾持面的形狀和尺寸，將夾緊力調(diào)整至工件強度較高的部位。嘗試性地挑出50件毛坯，測量其定位基準面外圓的一致性，測得其外圓尺寸都不一致，但有一個變化的區(qū)間，直徑尺寸變化區(qū)間為0～0.16mm，圓度變化區(qū)間為0～0.1mm，夾緊面的兩端尺寸差距為0～0.4mm。經(jīng)過換算，測量面的拔模斜度大約在2.5°。設(shè)計一個安全、可靠的專用夾具是當務(wù)之急。（4）第四種改進方案如圖5所示，將卡爪的前端加工成10mm×45°倒角，將卡爪后端車制成5°的錐度，卡爪大端直徑取測量直徑平均值59.92mm。切削用量的選擇見表1。測量方法：松開卡爪，卸下工件，殼體的小孔采用φ28H7光面塞規(guī)測量，大孔采用內(nèi)徑量表測量。重點測量工件的圓度誤差。根據(jù)設(shè)計要求，其圓度誤差在0.06mm以內(nèi)為合格。刀具采用鋼件、鑄鐵通用的國產(chǎn)TNMG160404R-C/VF三角形數(shù)控刀片，如圖6所示。機油潤滑液的弊端是在切削產(chǎn)生高溫時會冒煙。機油在高速切削時飛濺，形成油霧，導(dǎo)致零件加工后必須清洗。選用的清洗劑是汽油，容易失火，且嚴重污染環(huán)境，不利于操作者健康。換成了機械夾固式刀具后，嘗試性地換掉機油潤滑液，采用普通的乳化液，加水勾兌后的冷卻效果較好。經(jīng)過批量加工試驗，零件成品率達到100%，完全解決了前殼體的加工難題，加工效率大幅提升，生產(chǎn)成本隨之下降。4.

結(jié)語對于薄壁類零件的加工，不能生搬硬套以往的加工方案和經(jīng)驗，不同的零件需要有不同的加工工藝，即所謂的核心技術(shù)。本文中的薄壁零件，前殼體的加工難題就是工件