管口復合圓弧外形加工工藝

■新興重工湖北三六一一機械有限公司 （襄陽 441002） 占 鑫 饒 琢

管口復合圓弧外形加工工藝

■新興重工湖北三六一一機械有限公司 （襄陽 441002） 占 鑫 饒 琢

摘要：大型零件偏心管口外形的加工一直是個難題，傳統的車削加工需要有大型車床，對夾具的設計制作要求也很高，對此，采用加工中心，經過工藝優化，設計了簡單易用的自定心夾具及專用刀具，不僅消除了零件變形的影響，降低了廢品率，加工效率也非常高，滿足了生產要求。

1. 管口結構

在汽車發動機總成中，進、出水管及進、出氣管一般都有類似圖1所示的管口結構，該管口用于聯接軟管，由于要保證配合密封性，對管口外形及表面粗糙度都有一定的要求。

2. 加工方式的選擇

目前該管口外形一般都是采用數控車床加工，但其一般只適用于小型零件。我公司加工的一款出水管（見圖2）總長近1m，管口到最遠端距離達950mm，如果采用車削加工，則必須使用回轉直徑＞950mm×2=1 900mm的車床，而我公司最大的車床回轉直徑只有1 200mm，遠遠達不到要求。而且即便有更大的車床，如此極端偏心的結構，對夾具的設計以及加工中零件高速偏心旋轉的安全問題都是極大的考驗。經過工藝分析，我們決定采用加工中心，設計夾具及專用刀具來進行加工。

3. 夾具的設計及改進

圖1　管口結構

圖2　出水管

圖3　初始夾具結構圖

最初的夾具我們采用傳統的一面兩銷定位方式（見圖3），加工時找正管口的理論軸心位置后，按數控程序來加工管口外形。但是加工過程中出現了問題，由于該出水管結構細長，鑄件在經過鑄造工序各環節處理后產生了變形，即使采用校形處理

后仍然不能完全消除變形，這樣每個零件加工出來的基準面對零件外形就會不一致，這就造成了以基準面定位來加工的管口實際位置偏離其理論位置，導致加工時出現壁厚不均勻的現象，不僅影響外觀，也會影響管口強度，以致加工廢品率居高不下。為此，我們不得不在每個零件加工前都采用手工對刀找正管口實際軸心的方法，來避免加工偏的問題，效率非常低下。

為了徹底解決這個問題，我們改進了定位方式，重新設計了夾具（見圖4）。利用管口下端半圓外形來定管口軸心，采用零件側邊加工面來定管口軸向距離，同時增加防轉側限位來保證零件裝夾狀態的一致性。由于不采用基準面來定位，而是采用了和管口同軸的外形來定軸心，零件的變形也就無法對管口的加工造成影響，這樣只用找正一次管口軸心，就可以放心地加工了，而且加工后的管口外形壁厚非常均勻、美觀，加工效率也有了極大的提高。

4. 專用刀具的設計

為了方便加工出管口圓弧外形，我們設計并制作了專用的刀具（見圖5），該刀具由刀柄、刀體和成形刀片組成，刀柄和刀體為一體式，刀體上開有刀片安裝槽，刀片采用標準刀片改制，利用線切割在刀片上割出與管口外形相匹配的形狀，然后經過開刃處理，完成刀片的制作，最后通過銅焊將刀片焊接在刀體的安裝槽上。加工時，主軸帶動刀具高速自轉，并向管口靠近，達到切削深度后刀具繞管口一周，管口外形就加工出來了，效率非常高。

圖4　優化后夾具結構圖

圖5　專用成形刀結構圖

5. 結語

目前該零件已開始批量生產，該加工工藝經過改進完全達到了設計目標，管口外形尺寸及表面質量均能達到要求。同時，此工藝操作方便、效率高，廢品率極低，滿足了加工要求。

參考文獻：

[1] 王先逵. 機械制造工藝學[M]. 北京：機械工業出版社，1995.

[2] 許祖德. 金屬切削刀具與磨具標準應用手冊[M]. 北京：機械工業出版社，1995.

[3] 徐鴻本. 機床夾具設計手冊[M].遼寧：科學技術出版社，2004.

[4] 占鑫. 一種加工管口外形復合成形銑刀：中國，ZL 2013 2 0600533.4[P]. 2014-03-12.

專家點評

典型的加工技巧類文章，通過改進夾具的工藝基準和定位方式（采用和管口同軸的外形來定位軸心），消除零件變形對管口倒角造成的影響，提高加工效率。在不規則零件表面加工中，一些看似復雜的問題并不可怕，只要我們抓住重點，找到突破口，就可以輕松解決。

收稿日期：（20141225）