典型薄壁筒类零件加工方法研究

件，从芯轴上取下零件。
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技术创新
２００８年第１１期 132
基于双元热释电红外传感器ＲＥ２００Ｂ的自动门设计
赵三平
（鹤壁职业技术学院电子信息工程系）
摘 要 信号检测装置采用红外传感器，依据接收人体红外光谱而工作，当人体在其接收范围内活动，自动开启负载，人不离开 且在活动，负载持续工作，直至人离开后延时关闭负载。文章介绍了其完整的硬件电路设计方案与实现方法。
类似零件的加工提供了借鉴。
参考文献 ［１］ 施勇成 ． 薄壁壳体类铝件的数控加工［Ｊ］ ． 南通职业大学学报， ２００６，（１）：７３－７５ ［２］ 薛海红，黄屏，杨锦斌 ． 机械工人［Ｊ］．２００５，（１）：４９ 作者简介 王军郎，助理工程师。 （收稿日期：２００８·０８·０５）
１ 加工难点与通常加工方法可实现性分析
衬筒选用的材料是硬铝（２Ａ１２ＣＺ），零件的结构特点如图１所 示。由衬筒设计图（图２）可以看出，零件为整体壁厚最大不超过 ０．７５ｍｍ薄壁筒类零件。
９ ２－００．３５
图１ 衬筒结构简图
图２ 衬筒设计图
１．１ 加工难点
（１）装夹定位难以实现。该零件为薄壁（单边最薄０．３５ｍｍ）
象。
１．２ 通常加工方法可实现性分析
对这类零件一般采用以下加工方法：
（１）夹持棒料一次加工成型。若一次加工成型，一般的工艺方
法为：①先内外去余量，保证内孔和外圆据既定尺寸５ｍｍ最小。②将
内孔加工（或外圆）到尺寸。③分层车削，逼近给定尺寸。
根据现场加工经验，在分层车削过程中
会出现以下问题：在靠近尺寸时，由于零件
应力。
（５）工序车工：夹持２工序车削面，见光１工序夹头外径和定位
面，保证下工序定位可靠。
（６）工序精车工：配车软爪，夹持４工序车出的夹头，镗内孔保
证φ１７６．６ ＋００．１０，内孔深度９５±１ｍｍ；旋入时先配车好的芯轴，顶紧零 件，车外圆，保证外径尺寸。加工时应注意，在车外圆时走刀采用反
车，避免正车造成的孔口裙边现象的发生。最后，保证总长，切断零
技术创新
２００７年第１２期 102
典型薄壁筒类零件加工方法研究
王军郎 李 明
（中国空空导弹研究院）
摘 要 薄壁筒类由于壁薄、刚性差，加工中容易出现变形、振刀现象，加工质量难以保证。本文通过使用制作特殊芯轴的方 法，使制造的零件达到了设计要求，为薄壁类零件的加工提供了一种可靠方法。
关键词 薄壁零件 车削加工 机械制造
间）。零件材料为铝件，为避免材料亲和，芯轴材料采用钢料。与常
用芯轴不同，芯轴不能靠顶尖孔支撑，须将其镶嵌在顶尖上，保证其
配合为过盈配合。为保证芯轴可使用性，必须使芯轴外圆与内孔有较
好的一致性。因此，在配车芯轴的过程中，采用以下方法：
（１）车平芯轴两端面，在其一端配车与顶尖圆柱配合的过盈
孔，保证过盈量０．０１ｍｍ － ０．０３ｍｍ。
鉴于小批量生产，制作专用的可涨芯轴成本较高，不可取。
（３）塞堵头夹外圆车内孔，配堵头顶中心孔车外圆加工。该种
加工方法是先将内孔加工到尺寸，外圆留加工余量，最后采用一端夹
持外圆，一端用顶尖顶装入零件内孔一段塞带有中心孔的堵头，如图
４所示。经过实践，该加工方法要求条件苛刻，即：要求零件夹持外
圆与内孔及堵头外圆与堵头端面中心孔有严格的同轴度要求，若同轴
薄壁筒类零件由于壁薄、刚性差、易变形，用一般方法加工比较 困难。图１是一衬筒零件，零件具有直径大、壁薄长度较长的结构特 点，属典型直筒薄壁类零件。在生产过程中，存在不易装夹、易振 刀，尺寸不稳定等现象，加工困难，故障率高。针对以上难题，本文 探索出一套行之有效的加工方法，使以上问题得以顺利解决，并对似 零件的加工提供了技术支持。
（收稿日期：２００８·０８·３０）
（接１０２页）经过以上零件加工过程，零件加工完毕。经检验，零件 所有尺寸均合格，零件壁厚可控制在０．４ｍｍ左右，壁厚差可控制在 ０．０４ｍｍ以内。
３ 结语
通过对加工结果分析，验证了该工艺方法是可行的。通过该零件 的加工，探索出了一种精度较高薄壁类零件加工的可靠方法，为以后
参考文献 ［１］ 蔡鑫，赵敏，李然，邓军军 ． 基于热释电红外传感器的火灾探 测系统设计［Ｊ］ ． 红外技术，２００７，（１２） ［２］ 杨建明，吴小清，姚熹 ． 热释电红外探测器吸收层研究［Ｊ］ ．红外 技术，２００２，（４） ［３］ 卿太全 ． 热释电人体红外传感器原理与应用［Ｊ］ ．电子世界， １９９５，（１０） ［４］ 张红英，李世厚 ． 红外传感器及语音警示系统在选矿工程中的应 用 ［Ｊ］ ． 昆明理工大学学报（理工版），２００２，（５） ［５］ 苏奎峰，吕 强，耿庆峰，陈圣俭 ． ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２原理与开发［Ｍ］ ． 北京：电子工业出版社，２００５ 作者简介 赵三平（１９６３－），本科学历，鹤壁职业技术学院 副教 授，研究方向：物理和电子技术。
度不好，加工中会出现图５所示情况，致使壁较薄的衬筒局部扭曲变
形，零件应力集中，褶皱变形、壁厚不均，出现不合格。
由以上分析，采用通用加工方法可实现性不强。
图４ 零件装夹示意图
图５ 零件装夹倾斜示意图
２ 工艺流程及工艺措施
２．１ 工艺措施
采用先加工孔到尺寸，配芯轴车外圆的加工方法。具体方法为：
先 将 孔 镗 到 尺 寸 ， 配 芯 轴 ， 保 证 间 隙 配 合 （ 配 合 间 隙 ０ ． ０ １ －０．０４之
（同轴度可以做到０．０２ｍｍ以内）。
综上述，本零件关键工序加
工示意图如图６所示。 ２．２ 零件加工的工艺方法
图６ 配堵头（嵌入顶尖）加工装夹示意图
针对该零件特点及以上工艺难点的分析，联系车间工艺装备情
况并结合对这类零件的加工经验，采取了以下工艺流程和措施对零件
加工：
（１）工序下料：下料过程留２５ｍｍＭｉｎ的夹持端头，根据资源实
内部结构如下：
振荡器
计数器
过零检测 输出控制
振荡器
系统时钟
ＰＩＲ检测放大
图１ ＲＥ２００Ｂ内部结构
３ 信号处理模块的设计及实现 ＰＩＲ感测信号经二级放大，再经窗口电压比较判断是否有触发，
有则输出高平，如图２所示的整体电路。此时计时器受控开始计时， 进入延时状态，当ＰＩＲ检测信号时间大于７６８Ｔ（时钟周期）时，才输出 高电平，以防止误触发。内部输出控制器相当于一个与门的功能，只 有当光敏电阻ＣＤＳ检测，计时输出及过零检测出同时为高电平时，才 会输出正脉冲，控制可控硅动作。光敏元件硫化镉ＣＤＳ接内部施密特 触发器，白天ＣＤＳ阻值低，施密特输出低，抑止输出，天暗相反，当 ＰＩＲ工作，ＣＤＳ不工作，即ＲＥ２００Ｂ的９脚检测到ＣＤＳ为输出低电平。 由 于 ＲＥ２００Ｂ过零 检 测 的 作 用 给 一 个 标 准 的 起 点 是 过 零 电 压 ， 当 １．２．３脚同 时 为 高 电 平 ， １１脚 输 出 正 脉 冲 ， 控 制 外 围 电 路 工 作 。 ＲＥ２００Ｂ的８脚ＴＣＩ为定时时钟，６脚ＴＢ为系统时钟，时间设定均为： Ｆ＝（１±０．２）／１．１ＲＣ。ＦＵＳＥ为过流保护器。
件，结构为直筒，按照通常的车削加工方法进行装加定位可实现性不
强。
（２）车削过程容易让刀、振刀，加工困难。零件由φ２０５×
３２．５的环管采用内外分层去余量加工，壁厚由３２．５ｍｍ加工到０．３５ｍｍ－
０．７５ｍｍ， 当 零 件 壁 厚 加 工 到 图 纸 尺 寸 时 ， 极 易 出 现 让 刀 、 震 刀 现
壁薄且零件较长，存在较严重让刀现象（如
图３示），造成零件严重振刀，无法切削。
鉴于以上分析，一次车削加工完成存在较大
困难。
（２）夹持过度套车内孔，可涨芯轴撑
内孔车外圆加工。由于零件壁薄，最薄处
０．３５ｍｍ，零件强度有限，而可涨芯轴作用
力不能完全可控，用力不均会造成零件变
形扩孔，造成尺寸超差，零Hale Waihona Puke 报废；同时， 图３ 零件加工让刀示意图
（２）将芯轴镶嵌在顶尖上，将顶尖装在车床尾座上。
（３）移动尾座，使顶尖伸出后保证能够顶到卡盘上，锁死尾
座。
（４）旋出顶尖，顶紧卡盘，锁死顶尖。
（５）开动机床，此时芯轴
随卡盘一并旋转，车削芯轴，保
证其外径与零件内孔有０．０２ｍｍ
Ｍｉｎ间隙。保证其表面光洁度Ｒａ
３．２以下。
经过以上方法加工的芯轴与
本机床镗的孔有很好的同轴度
图２ 整体电路
４ 结语 人体在开关的感应范围有微小的动作即能使负载持续工作。当人
体静止不动超出延时时间，开关将自动关闭，人体一动又自动开启负 载。由于电路采用过零技术，常通断，对负载影响不大，白天安装此 天关，灯泡会闪亮三次后熄灭，表示初始化结束，进入正常监控状 态。晚上安装此开关负载即时工作，人离天后自动延时关闭负载。 电路简单，是替代触摸、声控开关的理想产品。
际，我们采用了φ２０５×３２．５×１２０的环管材料。
（２）工序车工：车平端面，车外圆，保证车削长度３０ｍｍＭｉｎ，
外径φ２００为宜（夹头越厚，零件变形越小）。
（３）工序车工：夹持上工序外圆，车外圆，镗内孔，保证内孔
和外圆尺寸为目标尺寸留１０ｍｍ余量。
（４）工序热处理：采用高低温时效处理，减少零件粗车后内部
２ ＲＥ２００Ｂ介绍
灵敏元面积 ２．０×１．０ｍｍ２， 基片材料硅基片，厚度０．５ｍｍ， 工 作波长７－１４μｍ， 平均透过率 ＞７５％， 输出信号 ＞２．５Ｖ （４２０°ｋ黑 体１Ｈｚ调制频率０．３－３．０Ｈｚ带宽７２．５ｄｂ增益），噪声 ＜２００ｍＶ（ｍＶｐ－ ｐ）， （ ２５℃）平衡度 ＜２０％ ，工作电压 ２．２－１５Ｖ ，工作电流 ８．５－ ２４μ Ａ （ ＶＤ＝１０Ｖ， Ｒｓ＝４７ｋΩ ， ２５℃ ） ， 源 极 电 压 ０．４－１．１Ｖ （ＶＤ＝１０Ｖ，Ｒｓ＝４７ｋΩ，２５℃），工作温度 －２０℃－ ＋７０℃， 保存温 度 －３５℃－ ＋８０℃， 视场 １３９°×１２６°， 说 明该传感器采用热释电材 料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制 温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。