薄壁盲孔零件的加工工藝

胡水良 魏根波

中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所 四川綿陽 621022

1 零件情況

薄壁盲孔零件加工圖如圖1所示。零件材料為鋁合金,按照原來加工方案,該零件的加工合格率只有50%左右。分析零件加工合格率較低的原因,加工中,零件盲孔底面的變形是導(dǎo)致產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵因素。

▲圖1 薄壁盲孔零件加工圖

2 關(guān)聯(lián)尺寸公差控制

3 盲孔底面變形控制

解決薄壁盲孔零件底面加工中的變形問題,應(yīng)從零件的裝夾方式、切削刀具的選擇和切削用量三個(gè)方面著手。

3.1 裝夾方式

根據(jù)薄壁盲孔零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),加工盲孔底面采用真空負(fù)壓夾緊方式,如圖2所示。由于零件的吸附面較小,為了防止零件在切削力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動,用背帽壓住零件法蘭背面。

采用這種吸具裝夾,可以滿足零件的裝夾和加工中0.15±0.01 mm盲孔底面厚度的控制要求,但是由于零件待加工面φ26 mm尺寸較小,加工切削速度變化大,盲孔底面表面中心部位的切削線速度為零,使得加工后的零件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,容易產(chǎn)生變形。另外,加工中刀具刀尖的對心誤差對零件的加工效果影響大,在切削盲孔底面中心部分的時(shí)候,會對加工表面產(chǎn)生擠壓,產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,引起加工后的盲孔底面變形。為了消除上述裝夾方式帶來的不利影響,采用了圖3所示的工裝夾具。

▲圖2 真空負(fù)壓夾緊▲圖3 偏心吸具的工裝夾具

采用這種偏心吸具的工裝夾具設(shè)計(jì),有效消除了刀具對心誤差對加工效果的影響,整個(gè)加工過程中的切削線速度基本恒定,產(chǎn)品的合格率由最初的不足50%,提高到90%以上;采用偏心吸具的工裝夾具后,由原來一次裝夾加工一件零件,提高到一次裝夾加工四件零件,生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。

3.2 切削刀具選擇

為了減小切削加工中刀具的切削力,必須采用切削刃口鋒利、刀尖圓弧小的加工刀具。同時(shí),采用偏心吸具裝夾后,切削加工屬于斷續(xù)切削,刀具材料應(yīng)具有很好的耐沖擊特性。因此,加工中選用YM051硬質(zhì)合金焊接車刀,該類牌號硬質(zhì)合金屬超細(xì)晶粒合金,耐磨性高,熱穩(wěn)定性好,韌性好,適合鋁合金材料的加工。刀具的幾何角度為前角30°、后角10°、主偏角90°、副偏角10°,刀尖圓弧半徑不大于0.03 mm,刀具各切削面粗糙度Ra不大于0.4 μm,采用上述刀具幾何參數(shù),降低了刀具切削抗力和刀具磨損,最終達(dá)到了減少零件變形的目的。

3.3 切削參數(shù)選擇

從零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝夾方式、斷續(xù)切削的性質(zhì),同時(shí)兼顧刀具的耐用度等幾方面綜合考慮,零件加工較為合理的切削參數(shù)為切削速度1 00 r/min、進(jìn)給速度0.03 mm/r、切削深度0.03 mm。一把刀具一次可以連續(xù)加工出40余件薄壁盲孔零件。

4 結(jié)束語

薄壁盲孔鋁合金零件尺寸公差要求嚴(yán)格,普通加工方法生產(chǎn)合格率低,筆者通過設(shè)計(jì)制作偏心吸具工裝夾具,消除了刀具對心誤差,解決了加工零件心部線速度低下,無法實(shí)現(xiàn)恒線速度加工的問題,有效地控制了零件的加工變形。采用偏心吸具的工裝夾具加工,由原來一次裝夾加工一件零件,提高到一次裝夾加工四件零件,生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。從近幾次生產(chǎn)情況看,工藝方案合理可行,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,能夠滿足大批量生產(chǎn)要求。