薄壁零件的車削工藝分析

滕超　陳明獻　梁琪

[摘 要] 零件材料為7075，內外型結構復雜，內型腔尺寸由大到小，深度較深。材料存在硬度低、導熱快、塑性大、熱膨脹系數大、切削加工性差等難題。實際加工中選取經濟型數控車床，通過分析確定零件的加工難點，安排加工順序，自制工裝，選取合理的切削參數，保證零件一次加工合格。

[關鍵詞] 典型零件;工藝分析;結構

本學年，省勞模創工作室承接廣州一企業薄壁產品打樣業務，工作室團隊帶領數控項目競賽選手參與了零件的整個加工過程，在產品的生產過程中，總結了薄壁類零件的加工經驗。

一、產品零件的結構

產品結構如圖1所示，零件材料為7075，外圓最大直徑200H8，外圓R500與內型腔圓弧面最薄處單邊厚度僅為5mm，內型腔由七處內環槽和六個公差等級為H8的臺階組成，孔口處為一個M175×2-6g的內螺紋，右端面一處189×4.75mm的端面槽。

二、加工難點分析

通過產品圖紙分析，此零件有以下的加工難點：

（1）零件材料為7075，切削加工性差，內型腔復雜，排屑不暢，零件易變形;

（2）零件的尺寸較大，來料長L=370mm，直徑=240mm，重量約40kg左右，并且現有條件沒有可裝夾240圓柱的中心架;

（3）內型腔的七處內環槽和六個公差等級為H8的臺階必須一次安裝加工完畢以保證各處形位公差;

（4）內型腔頭部R13的相接問題;

（5）掉頭后如何加工R500、R18，200H8等尺寸。

三、加工工藝安排及工裝設計

（1）根據此零件的設計要求及來料情況，車削加工的步驟為：粗車外圓基準→鉆孔（直徑小于內腔R13）→粗車內型腔→依次粗車各臺階（均留余量0.5mm）→粗車端面槽→掉頭粗車（留余量0.5mm，局部留工藝臺階）→掉頭精車各部環行槽至尺寸→切空刀槽→車M175內螺紋→精車端面槽→精車各臺階至公差要求→掉頭用工裝車外圓R500，200H8至要求。

（2）零件內型腔復雜。孔部形體是從大到小的趨勢，如果采用傳統的從頭至尾的循環式編程加工比較困難，鋁削也不易排出，加工時工件容易被擠動，造成危險。為避免意外，采用的是分段分層加工的方式，分別以七處內環槽的每一段長度為目標，將內型腔分解為七個部分。由于零件較大，切削轉速不能太大，采用標準刀具由于其長短差異而不能滿足條件，不利于鋁件的切削加工，最終采取了自制刀桿。

（3）右端輪廓粗加工完成后，夾持200mm外圓粗加工左端大部分余量，以減輕工件重量，機床主軸孔直徑為85mm，加工軟爪50mm長，需在以左端為基準113mm長處，留一個直徑138mm、長40mm的臺階作為掉頭精加工工藝裝夾臺階。

（4）內螺紋M175×2，退刀槽應為螺距的1.5倍左右，而圖紙給定的退刀槽僅為1mm，正常的加工方法是不適用的。零件的夾持部位較短，懸伸較長，又無中心架的支撐，為了使加工更為合理，采用自制彈性刀桿，改變車削方式使加工時刀具由內到外，反轉進刀，程序采用G32螺紋切削方式，程序（略）。

（5）內型腔最深處為圓弧采用了將鉆頭頭部磨成R13的圓弧，保證內腔深度的條件下與最深處的內環槽預留出的直徑相接，手工拋光即可。

（6）掉頭后如果直接裝夾200mm的位置，零件最薄處僅為3mm，會造成螺紋以及端面槽的變形，最終導致零件的報廢。從工裝的總體結構圖可以看出（見圖2：工裝示意圖），分別用內螺紋M175×2和內孔直徑170.5mm兩個位置定位與夾緊，內部增加了尼龍棒做成的可調支撐，增加工件的整體剛性以及減少零件的變形。內腔圓弧面是內槽形式，整體尼龍棒不放入零件，需將其分成三等份。先將尼龍棒分別放入零件中，后放入50mm頂針，通過頂針的作用力使尼龍棒與工件充分接觸，最后將工裝旋入工件內，端面槽定位螺紋鎖緊，確保零件跳動在公差范圍內，輕刀快走去除工藝臺階面后，整體精車R500及200H8外圓，編程使用Mastercaam編程軟件，精加工刀具采用PCD，主軸轉速n=150～250rpm，進給量F=0.15～0.25mm，切削深度ap=0.05mm。采用以上加工方法，零件一次加工成功，該工裝不但方便、準確，而且縮短輔助時間，既能保證產品質量，又提高了生產效率，確保零件的及時交付。

隨著數控設備的廣泛應用，高精復雜零件的加工日益增多，對技術工人提出了新的課題，只有將傳統的加工方法、技能與先進數控設備有機結合，才會開拓更廣泛的領域。通過此次為企業提供技術支持，了解了行業企業的要求，引進企業生產崗位所需技能的內容、結構、標準，引入企業技能和生產管理文化，實現職業院校的數控技術教學與企業實際需求的對接，培養更多更好的數控技能型人才。

參考文獻：

高崇臻.技能大賽引領職業教育教學改革[J].現代教育，2013（7）.

[作者單位]

廣州市機電高級技工學校

（編輯：薄躍華）