王春梅 王天周

【摘要】密封環(huán)因其壁薄，加工難也成了行業(yè)內(nèi)棘手的事情。以典型零件加工為例探討薄壁環(huán)形工件在加工過(guò)程中存在的易變形、工件尺寸及表面粗糙度不易保證等技術(shù)問(wèn)題，對(duì)加工難點(diǎn)進(jìn)行分析，給出了工藝路線和加工方案，通過(guò)優(yōu)化工藝、完善夾具設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)有效解決密封環(huán)形加工難題，為加工薄壁環(huán)形零件提供了一定借鑒。

【關(guān)鍵詞】密封環(huán) 過(guò)程分析 工藝優(yōu)化

密封環(huán)是傳統(tǒng)機(jī)械領(lǐng)域和動(dòng)力機(jī)械中必不可少的工作元件。雖然密封環(huán)不是機(jī)器運(yùn)行中最主要的部件，卻對(duì)企業(yè)、機(jī)器設(shè)備的安全運(yùn)行起著舉足輕重的作用。密封環(huán)的難加工性，以及高精度和表面粗糙度，都是密封組件研究領(lǐng)域的關(guān)鍵性問(wèn)題，這一類問(wèn)題的研究與突破，對(duì)我國(guó)在密封研究領(lǐng)域的發(fā)展和整個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新能力的進(jìn)步都具有重要的意義。

1 典型工件分析

1.1 工件的基本情況

以公司某殼體密封環(huán)的加工為例，該零件為薄壁環(huán)形工件，零件固溶處理；材料為06Cr17Ni12Mn2；零件毛坯作著色探傷檢查，符合JB/T8543.2標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級(jí)驗(yàn)收；壁厚為4.8mm，內(nèi)孔、外圓粗糙度Ra3.2um；零件內(nèi)孔鍍鉻，鍍層厚度應(yīng)均勻，并去除兩端的瘤子；銳角倒鈍C0.5。其形狀及尺寸如圖1所示。

1.2 工件主要加工難點(diǎn)

由圖1可以看出，內(nèi)孔、外圓尺寸要求及形位公差要求是該工件最主要的加工難點(diǎn)。

因?yàn)榱慵诒?，材料受切削力作用及切削熱影響極易發(fā)生變形；裝夾困難，零件內(nèi)外圓尺寸公差、圓度均難以保證；還存在切削時(shí)刀具易崩刃、磨損，工件甩出等現(xiàn)象。為保證該工件內(nèi)孔、外圓的同軸度，以及減小其加工后的變形量，該工件半精加工為精加工預(yù)留了余量。這些加工難點(diǎn)的存在，使得加工過(guò)程中刀具選擇、加工工藝路線安排、切削用量選擇、工藝裝夾方式確定及夾具開(kāi)發(fā)等問(wèn)題成為影響工件是否合格的關(guān)鍵。

2 加工工藝過(guò)程分析

為了確保零件加工精度，縮短零件生產(chǎn)周期，首先要對(duì)加工工藝路線、加工方案進(jìn)行分析和確定。

2.1 加工工藝路線制定

依據(jù)工件結(jié)構(gòu)，基本加工工藝路線確定如下：（1）備料，下料φ130×130并檢查。（2）車，粗車端面，夾位φ128×70，鉆車內(nèi)孔至φ70。（3）車，夾夾位外圓，粗車端面（總長(zhǎng)至 127），端面拉水線，粗車外圓、內(nèi)孔，切斷（總長(zhǎng)至24）。（4）車，自車工藝塞子，輕夾外圓，車端面（總長(zhǎng)至23.4），倒角。（5）檢，按圖對(duì)毛坯作著色探傷，按JB/TJB/T8543.2標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級(jí)驗(yàn)收。（6）熱處理，定性，除粗加工應(yīng)力。（7）磨，三爪卡盤(pán)定位，水線端面為基準(zhǔn)，磨平端面，翻面磨平另一端面（總長(zhǎng)至22.8）。（8）車，以工序3外圓及端面定位，自車定位止口，校正夾具，壓緊壓車內(nèi)孔至φ108+0.30+0.25，倒角。（9）鍍鉻，內(nèi)孔鍍鉻，單邊留加工余量0.3-0.4，其余未鍍鉻部分均應(yīng)保護(hù)。（10）鉗，去鍍鉻毛刺。沮磨，三爪卡盤(pán)定位，磨平兩端面，總長(zhǎng)至尺寸。（12）磨，車間自備夾具，以工序3所車外圓及端面定位，校正夾具，磨內(nèi)孔至尺寸，倒角。（13）車，以內(nèi)孔和大斷面定位，車間自備夾具，校正夾具，精車（D 117.6n6倒角。（14）檢查。

2.2 加工方案確定

（1）加工刀具的選擇，采用機(jī)夾刀，立方氮化硼可轉(zhuǎn)位刀片。（2）砂輪的選擇，根據(jù)加工零件材料，選擇合適的端面磨削、內(nèi)孔磨削砂輪。（3）夾緊力確定，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，試切、檢測(cè)后確定。（4）切削用量選擇，依據(jù)圖紙要求、加工經(jīng)驗(yàn)，試切檢驗(yàn)并調(diào)整、確定。（5）加工設(shè)備選擇，普車、數(shù)車（C6140）、平面磨床（M7130）、內(nèi)孔磨床（M2110）。（6）根據(jù)產(chǎn)品零件圖紙要求及工藝過(guò)程卡要求，自行合理選擇、制作夾具。

3 加工工藝優(yōu)化建議

3.1 加工過(guò)程出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題

①依據(jù)確定的加工工藝過(guò)程卡片指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，出現(xiàn)了夾緊力不確定，切削用量不具體，不技術(shù)能力、不同時(shí)空、不同情緒的工人生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差異明顯的情況。②因?yàn)樽灾茒A具，出現(xiàn)夾具本身尺寸公差、形位公差不到位的情況。③多工序流轉(zhuǎn)，使得加工定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一，增大累計(jì)誤差。④自制夾具，隨意性較大，延長(zhǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)周期，增加了加工輔助時(shí)間。

3.2 改進(jìn)建議

針對(duì)加工過(guò)程中出現(xiàn)的影響產(chǎn)品質(zhì)量的常見(jiàn)問(wèn)題，提出以下優(yōu)化建議：①針對(duì)夾緊力不確定，切削用量不具體，不技術(shù)能力、不同時(shí)空、不同情緒的工人生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差異明顯的情況。建議對(duì)同類產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)前切削用量預(yù)算，加工過(guò)程數(shù)據(jù)采集并數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出具有指導(dǎo)意義的參考值。②針對(duì)自制夾具，出現(xiàn)夾具本身尺寸公差、形位公差不到位的情況。建議進(jìn)行專門(mén)化、可調(diào)式夾具，多動(dòng)能組合夾具的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。③針對(duì)多工序流轉(zhuǎn)，使得加工定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況。建議對(duì)重要零件，開(kāi)發(fā)可行性好的隨行夾具。

為了有效提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，優(yōu)化產(chǎn)品加工工藝過(guò)程，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際，統(tǒng)籌管理工藝制定、夾具開(kāi)發(fā)、過(guò)程質(zhì)量控制、過(guò)程切削參數(shù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，形成基本工藝過(guò)程科學(xué)性強(qiáng)、可行性高的加工過(guò)程文件，不斷優(yōu)化同類產(chǎn)品中難加工產(chǎn)品工藝、定位基準(zhǔn)、夾具及加工參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上方法，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行有力把控，竭力排除對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響的可能因素，加工后的工件內(nèi)孔表面粗糙度達(dá)到了Ra3.2um，形位公差完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，一次交驗(yàn)合格率有效提升。

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