基于某公司密封環加工工藝過程分析及優化建議

王春梅 王天周

【摘要】密封環因其壁薄，加工難也成了行業內棘手的事情。以典型零件加工為例探討薄壁環形工件在加工過程中存在的易變形、工件尺寸及表面粗糙度不易保證等技術問題，對加工難點進行分析，給出了工藝路線和加工方案，通過優化工藝、完善夾具設計，實現有效解決密封環形加工難題，為加工薄壁環形零件提供了一定借鑒。

【關鍵詞】密封環 過程分析 工藝優化

密封環是傳統機械領域和動力機械中必不可少的工作元件。雖然密封環不是機器運行中最主要的部件，卻對企業、機器設備的安全運行起著舉足輕重的作用。密封環的難加工性，以及高精度和表面粗糙度，都是密封組件研究領域的關鍵性問題，這一類問題的研究與突破，對我國在密封研究領域的發展和整個國家科技創新能力的進步都具有重要的意義。

1 典型工件分析

1.1 工件的基本情況

以公司某殼體密封環的加工為例，該零件為薄壁環形工件，零件固溶處理；材料為06Cr17Ni12Mn2；零件毛坯作著色探傷檢查，符合JB/T8543.2標準Ⅱ級驗收；壁厚為4.8mm，內孔、外圓粗糙度Ra3.2um；零件內孔鍍鉻，鍍層厚度應均勻，并去除兩端的瘤子；銳角倒鈍C0.5。其形狀及尺寸如圖1所示。

1.2 工件主要加工難點

由圖1可以看出，內孔、外圓尺寸要求及形位公差要求是該工件最主要的加工難點。

因為零件壁薄，材料受切削力作用及切削熱影響極易發生變形；裝夾困難，零件內外圓尺寸公差、圓度均難以保證；還存在切削時刀具易崩刃、磨損，工件甩出等現象。為保證該工件內孔、外圓的同軸度，以及減小其加工后的變形量，該工件半精加工為精加工預留了余量。這些加工難點的存在，使得加工過程中刀具選擇、加工工藝路線安排、切削用量選擇、工藝裝夾方式確定及夾具開發等問題成為影響工件是否合格的關鍵。

2 加工工藝過程分析

為了確保零件加工精度，縮短零件生產周期，首先要對加工工藝路線、加工方案進行分析和確定。

2.1 加工工藝路線制定

依據工件結構，基本加工工藝路線確定如下：（1）備料，下料φ130×130并檢查。（2）車，粗車端面，夾位φ128×70，鉆車內孔至φ70。（3）車，夾夾位外圓，粗車端面（總長至 127），端面拉水線，粗車外圓、內孔，切斷（總長至24）。（4）車，自車工藝塞子，輕夾外圓，車端面（總長至23.4），倒角。（5）檢，按圖對毛坯作著色探傷，按JB/TJB/T8543.2標準Ⅱ級驗收。（6）熱處理，定性，除粗加工應力。（7）磨，三爪卡盤定位，水線端面為基準，磨平端面，翻面磨平另一端面（總長至22.8）。（8）車，以工序3外圓及端面定位，自車定位止口，校正夾具，壓緊壓車內孔至φ108+0.30+0.25，倒角。（9）鍍鉻，內孔鍍鉻，單邊留加工余量0.3-0.4，其余未鍍鉻部分均應保護。（10）鉗，去鍍鉻毛刺。沮磨，三爪卡盤定位，磨平兩端面，總長至尺寸。（12）磨，車間自備夾具，以工序3所車外圓及端面定位，校正夾具，磨內孔至尺寸，倒角。（13）車，以內孔和大斷面定位，車間自備夾具，校正夾具，精車（D 117.6n6倒角。（14）檢查。

2.2 加工方案確定

（1）加工刀具的選擇，采用機夾刀，立方氮化硼可轉位刀片。（2）砂輪的選擇，根據加工零件材料，選擇合適的端面磨削、內孔磨削砂輪。（3）夾緊力確定，依據經驗，試切、檢測后確定。（4）切削用量選擇，依據圖紙要求、加工經驗，試切檢驗并調整、確定。（5）加工設備選擇，普車、數車（C6140）、平面磨床（M7130）、內孔磨床（M2110）。（6）根據產品零件圖紙要求及工藝過程卡要求，自行合理選擇、制作夾具。

3 加工工藝優化建議

3.1 加工過程出現的常見問題

①依據確定的加工工藝過程卡片指導現場生產，出現了夾緊力不確定，切削用量不具體，不技術能力、不同時空、不同情緒的工人生產出的產品質量差異明顯的情況。②因為自制夾具，出現夾具本身尺寸公差、形位公差不到位的情況。③多工序流轉，使得加工定位基準不統一，增大累計誤差。④自制夾具，隨意性較大，延長產品生產周期，增加了加工輔助時間。

3.2 改進建議

針對加工過程中出現的影響產品質量的常見問題，提出以下優化建議：①針對夾緊力不確定，切削用量不具體，不技術能力、不同時空、不同情緒的工人生產出的產品質量差異明顯的情況。建議對同類產品進行生產前切削用量預算，加工過程數據采集并數理統計分析，總結出具有指導意義的參考值。②針對自制夾具，出現夾具本身尺寸公差、形位公差不到位的情況。建議進行專門化、可調式夾具，多動能組合夾具的開發與設計。③針對多工序流轉，使得加工定位基準不統一的情況。建議對重要零件，開發可行性好的隨行夾具。

為了有效提高產品生產質量，降低產品成本，優化產品加工工藝過程，應結合產品生產實際，統籌管理工藝制定、夾具開發、過程質量控制、過程切削參數等各個環節，形成基本工藝過程科學性強、可行性高的加工過程文件，不斷優化同類產品中難加工產品工藝、定位基準、夾具及加工參數。

4 結語

通過以上方法，對關鍵工序進行有力把控，竭力排除對產品質量產生影響的可能因素，加工后的工件內孔表面粗糙度達到了Ra3.2um，形位公差完全達到設計要求，一次交驗合格率有效提升。

參考文獻：

[1]陸劍中，孫家寧；金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]顧永泉；機械密封實用技術[M].北京：機械工業出版社.