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械廠 湖南郴州 423000

1 零件特點

零件為薄壁超長件，內徑壁厚比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慎。內孔與活塞精密配合，精度要求高，加工難度大。

零件材料為結構鋼30CrMnSi，具有很高的強度和韌性，一般調質后用于制造高負載、高速的重要零件。

圖1 產品零件圖

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，內孔φ46+0.20。

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

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

（6）滾壓：內孔尺寸φ50+0.04-0.01（數控車床）。

（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，精車內孔后壁厚不勻，滾壓后內孔有螺旋溝痕，內孔精度無法保證。

以下為改進方案，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,內孔φ47+0.20。

（4）精車：內孔心軸定位精車外圓φ54+0.20（工藝尺寸）。

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

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

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

方案總結：改進后的加工方案利用工裝使產品加工由數控車床變為臥式加工中心，采用粗、精鏜孔后滾壓內孔，能夠有效的提高產品合格率和生產效率。

表1 部分鏜刀、支承鍵、滾壓頭工藝調整尺寸參照

3 刀具的選用

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

工序（5）、（6）：因為裝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 工裝設計

工序（3）采用心軸定位。工序（5）、（6）、（7）零件在裝夾過程產生彈性變形，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、壓緊螺栓構成。其原理是產品裝入后螺栓緊固，內孔均勻收縮抱緊零件外圓，實現準確定心和對中。

工裝優點：夾具內孔在自由狀態下較缸套外圓大，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

①滾壓前保證孔壁的基礎精度。②滾壓前沖洗零件和刀具，檢查滾柱自轉情況，保持架是否轉動靈活，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應嚴格控制加工余量和加工次數以減少過多的殘余應力，造成加工表面產生裂紋或脫皮，一孔滾壓次數不應超過兩次，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行滾壓，加工完畢停止工件轉動后，滾壓頭快速退回。⑤滾壓中途不得停車或改變切削用量。

6 滾壓工藝參數推薦

（1）預加工孔的粗造度應低于Ra3.2um。

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

（3）轉速：25-40m/min。

（4）進給：1-1.5mm/r。

7 結語

本文較為詳細地介紹了薄壁缸筒的加工工藝、滾壓加工技術及其工裝設計，此種工藝流程大大提高了產品生產效率和合格率。