薄壁套类零件车削加工方法

薄壁套类零件车削加工方法

摘要：工业中广泛使用薄壁件，但是由于其加工工艺性差，在切削力、残余应力、切削热、夹紧力等因素影响下，薄壁件易发生加工变形，不易控制加工精度和提高加工效率。本文对薄壁件加工过程中引起变形的因素进行了分析，通过改变工件的压紧方式和定位基准，设计制作工装并加工验证，得出加工薄壁件的合理工艺安排，顺利解决了工件变形问题，保证了加工质量，提高了加工效率。

关键词：薄壁套类零件车工夹具设计装夹方法

一、前言

航空工业中广泛使用薄壁结构零件。薄壁零件由于其刚性好、强度高、相对重量较轻等优点，使得薄壁零件在社会中的运用越来越广泛。薄壁零件主要是指零件的壁厚小于2mm的零件。它们在机械加工工业中占有较大比例，薄壁套类零件因其具有重量轻、节约材料和结构紧凑等特点，广泛应用于航空领域。此类零件结构复杂，刚度较低，加工余量大，并有很多的形位公差要求，加工中极易发生变形和切削振动，让刀现象严重，装夹和定位较困难，一直以来都是加工难点。

二、结构分析

此项套类零件是用来支承旋转轴及轴承，该类零件的主要表面是内孔和外圆，其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求；内外圆之间的同轴度要求；孔轴线与端面的垂直度要求。薄壁

套类零件壁厚很薄，径向刚度很弱，在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响，极易变形，导致以上各项技术要求难以保证。针对这些问题，本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法做了初步的探讨。

我厂生产某项车削加工薄壁套类后盖零件，首次投入400件，生产类型为大批量。此项零件壁厚仅为0.7mm，最薄的地方为0.5mm。

三、初次加工存在的问题

我们对首批加工情况进行调查、分析和研究，投入400件，超差品181件，报废19件，合格率仅为50%。

按照原来的加工方法，先镗右端内腔及环槽，再调头车削左端圆台，夹持零件右端外圆时零件已经变形，然后用和圆台同样大小的圆环将零件小端面压紧在芯轴上，接触面小，在加工过程中旋转，零件跳动量大，装夹不牢靠。一部分零件端面压伤，还有外圆加工成椭圆，同轴度、垂直度无法满足要求。

四、装夹方法的改进

（一）薄壁套类零件的加工分析

对于薄壁零件的加工，如果采用普通装夹方法，会产生很大的变形，无法保证加工精度。薄壁零件加工，改进装夹方式，根据零件的结构特点制定合适、有效的装夹措施：

①采用工艺夹头装夹车削时在坯料上预留一定的夹持长度，在工件完成内孔、外圆及端面的加工后切掉，单边留余量0.5mm，然后去应力时效。这样不但防止了工件产生太大变形，而且保证了内

孔、外圆及端面间的位置精度。

②通过增加夹压点或夹压面积减小零件的变形或使变形均匀化。将零件的每一个点的夹紧力保持均衡，就是增大零件的装夹接触面，就能有效的减少零件的变形量。采用软爪来装夹工件，既简单，又经济，是一种方便有效的装夹方式。

③增设辅助支承，以增强工件的刚性。变径向夹紧为轴向夹紧，使夹紧力作用在刚度较大的轴向，避免了径向发生大的变形。

（二）车工夹具结构设计

外圆留较大的余量，采用软爪装夹外圆，先加工内孔、圆台和一个环槽端面；圆环与工件内腔壁充分接触，从而把零件撑紧，消除了径向间隙，提高了定位精度，这时零件与夹具组成一个刚性整体，再用软爪夹紧零件外圆加工左端面圆台和环槽时就不会发生变形了，利用压紧工艺凸台来固定工件，既改变了夹紧力对工件变形的影响，又起到支撑作用和吸附作用，对防止、抑制切削过程中的切削振动很有帮助；在第三道工序中采用如图6所示的夹具装夹工件加工外圆。该夹具的芯轴上装上此前使用的圆环，拧动螺母，使其向左移动时，圆环给工件一个轴向力，在芯轴上加工出槽让位，轴向力推动工件紧紧接触芯轴端面，而芯轴外圆和端面是一次加工出来的，垂直度高，然后车削外圆台阶和端面。该夹具使夹紧力作用在工件的左端面上，增大了接触面，减小了工件因变形而产生的加工误差，很好地保证了内外圆的同轴度要求和内孔与端面的垂直度要求。

五、使用效果

第二批投入200件，全部合格。通过实际切削加工表明，用新设计的夹具装夹，零件变形较小，零件的同轴度、垂直度及各项尺寸的要求都能够得以保证。刀具几何参数及切削用量的选择也较为合理，工件的各项要求均有明显的提高。该夹具成功解决了薄壁套类零件在加工过程中容易变形的难题，降低了此类零件的废品率，提高了生产效率。