薄壁缸筒類零件加工工藝

郭天驕 歐陽勤

湖南省郴州市國有南嶺機(jī)械廠 湖南郴州 423000

1 零件特點(diǎn)

零件為薄壁超長件，內(nèi)徑壁厚比D/δ=25，長徑比L/D=7.14。這類缸筒剛性差，選擇工藝路線和裝夾方式須謹(jǐn)慎。內(nèi)孔與活塞精密配合，精度要求高，加工難度大。

零件材料為結(jié)構(gòu)鋼30CrMnSi，具有很高的強(qiáng)度和韌性，一般調(diào)質(zhì)后用于制造高負(fù)載、高速的重要零件。

圖1 產(chǎn)品零件圖

2 工藝分析

方案一：

（1）下料φ60×8×400

（2）粗車：外圓φ59×100。

（3）粗車：總長397，外圓φ59,中心架口，內(nèi)孔φ46+0.20。

（4）精車：內(nèi)孔心軸定位精車外圓φ54+0.50（兩端留20mm工藝長度）(數(shù)控車床)。

（5）精車：加長內(nèi)圓車刀與中心架精車內(nèi)孔φ50-0.03-0.07，圓柱度φ0.12,表面粗糙度1.6μm（數(shù)控車床）。

（6）滾壓：內(nèi)孔尺寸φ50+0.04-0.01（數(shù)控車床）。

（7）線切割：切工藝長度，總長357+0.50及垂直度。

方案分析：因工件過長，精車內(nèi)孔后壁厚不勻，滾壓后內(nèi)孔有螺旋溝痕，內(nèi)孔精度無法保證。

以下為改進(jìn)方案，精加工改為臥式加工中心粗、精鏜孔后滾壓加工。

方案二：

（1）下料φ60×8×360

（2）粗車：外圓φ55×100。

（3）粗車：總長357+0.50，外圓φ55,內(nèi)孔φ47+0.20。

（4）精車：內(nèi)孔心軸定位精車外圓φ54+0.20（工藝尺寸）。

（5）粗鏜：運(yùn)用開口彈性套夾緊定位，用對刀規(guī)調(diào)整粗鏜刀尖尺寸，用千分尺調(diào)整導(dǎo)向塊、支承鍵尺寸，S=0.4-0.5mm/r,V=40m/min，切削液量調(diào)至最大，粗鏜內(nèi)孔尺寸φ490-0.05，保證內(nèi)孔直線度、同軸度≤0.05mm，表面粗糙度3.2μm（臥式加工中心）。

（6）精鏜：洗凈內(nèi)孔，同理調(diào)整刀具，S=0.5-1mm/r,V=40m/min，精鏜內(nèi)孔尺寸φ50-0.03-0.06，保證內(nèi)孔直線度、同軸度≤0.03mm，表面粗糙度1.6μm（臥式加工中心）。

（7）滾壓：洗凈內(nèi)孔，按照表一調(diào)整滾壓頭，S=0.6-1.5mm/r,V=25-60m/min，切削液量調(diào)至最小，退刀時切削液量調(diào)至最大，滾壓內(nèi)孔尺寸φ50+0.04-0.01（臥式加工中心）。

方案總結(jié)：改進(jìn)后的加工方案利用工裝使產(chǎn)品加工由數(shù)控車床變?yōu)榕P式加工中心，采用粗、精鏜孔后滾壓內(nèi)孔，能夠有效的提高產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率。

表1 部分鏜刀、支承鍵、滾壓頭工藝調(diào)整尺寸參照

3 刀具的選用

工序（2）、（3）、（4）：粗加工精度要求不高，普通硬質(zhì)合金刀能夠滿足需求。

工序（5）、（6）：因?yàn)檠b夾受力與加工量比較均勻且余量不大，均采用雙刀片鏜頭。

工序（7）：采用圓錐滾子滾壓頭。

4 工裝設(shè)計

工序（3）采用心軸定位。工序（5）、（6）、（7）零件在裝夾過程產(chǎn)生彈性變形，采用開口彈性夾套定位。

圖2 滾壓加工示意圖

該夾具由夾具體、壓緊螺栓構(gòu)成。其原理是產(chǎn)品裝入后螺栓緊固，內(nèi)孔均勻收縮抱緊零件外圓，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定心和對中。

工裝優(yōu)點(diǎn)：夾具內(nèi)孔在自由狀態(tài)下較缸套外圓大，因而不會在裝夾時劃傷工件外圓表面，裝卸也很方便。同時由于夾緊力均勻，也不會引起缸套在夾緊過程中變形[1]。

5 滾壓加工注意事項(xiàng)

①滾壓前保證孔壁的基礎(chǔ)精度。②滾壓前沖洗零件和刀具，檢查滾柱自轉(zhuǎn)情況，保持架是否轉(zhuǎn)動靈活，保持架在外力作用下能否克服彈簧壓力沿軸向向前移動。③應(yīng)嚴(yán)格控制加工余量和加工次數(shù)以減少過多的殘余應(yīng)力，造成加工表面產(chǎn)生裂紋或脫皮，一孔滾壓次數(shù)不應(yīng)超過兩次，否則造成加工表面硬化層的損傷[2]。④通過鏜桿走刀箱拖板軸向位移至圓錐滾柱R端面與工件端面緊密接觸后方可進(jìn)行滾壓，加工完畢停止工件轉(zhuǎn)動后，滾壓頭快速退回。⑤滾壓中途不得停車或改變切削用量。

6 滾壓工藝參數(shù)推薦

（1）預(yù)加工孔的粗造度應(yīng)低于Ra3.2um。

（2）孔徑留余一般為0.02-0.05mm（具體根據(jù)工件材質(zhì)、孔徑大小、及工件熱處理狀態(tài)確定）。

（3）轉(zhuǎn)速：25-40m/min。

（4）進(jìn)給：1-1.5mm/r。

7 結(jié)語

本文較為詳細(xì)地介紹了薄壁缸筒的加工工藝、滾壓加工技術(shù)及其工裝設(shè)計，此種工藝流程大大提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率和合格率。