壳体类零件加工技术浅析

壳体类零件加工技术浅析

张 ,森,文国军 ,李志敏,赵端阳,杨忠玉

（山西航天清华装备有限责任公司 046000）

 摘要 本文依据某壳体零件的结构特点，充分考虑夹紧力、切削力等因素对零件加工精度的影响，对装夹方式、装夹基准选择、加工顺序、数控加工程序等方面进行优化完善，有效地克服工件在加工中出现的变形，保证了产品的加工精度，为此类零件提供了一个成功范例。

关键词：数控加工 深孔 镗削 同轴度

1. 引言

某型号零件壳体，是伺服机构部件中的关键零件，如下图1.1所示，其内部呈腔形，主要含有平面、孔、端面槽等加工特征。其尺寸精度及形位公差要求较高，尤其是组合孔的同轴度精度要求高，给加工带来很大的难度，而其内孔同轴度精度直接影响伺服机构的装配精度和使用性能。壳体内孔由上下两端φ30.5组合孔和φ131组合孔组成，其中φ30.5孔中间有一道φ35的密封槽，上端面有φ45和φ52.8端面密封槽。该零件结构复杂，产品精度要求较高。本文拟从零件加工方法、加工顺序、定位基准、加工刀具及设备选择等方面展开论述。

图1.1 壳体结构示意图

2. 技术方案

基于该零件加工技术难点，进行了详细技术方案制定。

2.1零件结构分析

如下图所示，该零件由3部分焊接组合而成，分别为两侧的盖板和中间的U型板，焊接完后两侧面表面不平整，影响后续装夹加工，故需要精加工侧面151mm尺寸，把焊缝加工平整。

图2.1 壳体立体结构示意图

该零件形状为空心结构，采用平口钳装夹。加工完成后，松开平口钳，由于夹紧力释放，零件产生变形，从而导致两端组合孔的同轴度及尺寸精度难以保证。

2.2方案选择

2.2.1 装夹基准的选择

过去，在加工前，先使用电砂轮将两侧焊接高点处进行打磨，但所打磨基准面并不平整，进而影响零件的后续装夹，装夹变形比较明显，对加工精度影响较大。

现在数控加工中心上先加工两个装夹基准面。所加工基准面非常平整，平行度精度很高。由于装夹时，基准面与平口钳端面为面接触，受力较为均匀，装夹变形大幅减小。

2.2.2 装夹方法的确定

因工件去除量比较大，夹持面过大零件中间无支撑物加工完后容易产生变形。应将夹持点靠下半部分夹持比较稳定，同时夹持力不要过大。装夹示意图如下图所示：

2.2.3加工方案的改进

改进前，基本加工流程：在卧式加工中心上粗加工φ131、φ66、孔→精加工φ131、φ66、孔→掉头加工孔φ30.5、φ65（反镗孔）→反面倒角3X45（反倒角刀）→密封槽φ35及端面密封槽φ52.8。由于掉头装夹时，其定位基准发生变化，致使同轴度很难保证，而使用反镗的方法，则对操作者的操作技能要求较高，且加工效率低，零件的尺寸精度和粗造度不易保证。

优化后的加工流程：先在五轴加工中心上粗加工φ131、φ66、φ65、φ30.5孔→精加工φ131、φ66、φ65、φ30.5孔及倒角3X45°→掉头加工凸台φ45密封槽φ35及端面密封槽φ52.8。改进后φ30.5φ65与φ66、φ131是从一侧加工，很容易保证同轴度要求，掉头加工时，则以φ30.5内孔为基准，并使用红外测头找正，这样，可以有效保证基准的统一性。φ131、φ66孔用硬质合金铣刀精加工，以铣代镗，在保证精度要求的情况下可以较少镗刀的使用数量。使用防震镗刀加工，利于保证零件的精度和表面质量。

2.2.4刀具选择

加工时，选用硬质合金刀具。硬质合金刀具具有硬度高，耐磨，耐高温，红热性好等特点，刀具寿命较长，而整体硬质合金具有以下特点：1）刀刃规整，直线度好，容易获得较高的形状精度；2）刚性好，强度高，容易获得较高的加工精度及表面质量；3）刀刃长，在精加工时，零件轮廓可以一次成型，加工效率高。

    镗刀则选用带减振功能的，其刀杆内部安装了一套减振系统。加工时，转速高，进给快，无振动，加工过程平稳，容易获得较高的表面质量和形状精度，加工效率较高，经验证，所加工表面一般可以达到Ra0.8以上。

2.3工艺方案的选择

改进后的工艺规程

3. 加工效果

4  结语

通以上对加工工艺优化设计、刀具改进、切削参数的优化改进，产品的合格率达到100%，

加工效率提高了6倍左右，产品的尺寸精度达到设计要求。形位公差零件表面光洁度都符合要求，全面达到了产品质量要求。为后续装配打下了坚实的基础。此成果可以在其它型号深孔加工中推广使用。

参考文献

[1]闻福三、于清主编. 数控应用数学. 北京. 机械工业出版社. 2009

[2]唐应谦主编. 数控加工工艺学. 北京. 中国劳动社会保障出版社. 2000

[3]宋放之主编. 数控机床多轴加工技术. 北京. 清华大学出版社. 2010

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