劉 旭，袁 濤，張 良

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

密封件是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏，以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部零部件的零件，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)場(chǎng)合，涉及航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、管道等各種行業(yè)[1-3]。密封件的加工精度直接影響到零件或設(shè)備的密封效果[4-5]。如圖1所示為蘇州某密封件加工制造有限公司承接的加工項(xiàng)目，主要應(yīng)用于液壓設(shè)備，密封件月需求量大約在2 000件左右，屬于小批量生產(chǎn)，首批密封件的調(diào)試與加工是在車削中心完成，但是由于零件批量小，發(fā)揮不了車削中心的優(yōu)勢(shì)，利潤(rùn)極低[6-8]。因此，為了充分利用公司閑置數(shù)控車床和加工中心，提高經(jīng)濟(jì)效益，公司決定優(yōu)化加工工藝的方法，完成該密封件的加工。本研究通過(guò)對(duì)加工設(shè)備選擇、工藝方案設(shè)計(jì)、加工問(wèn)題、夾具設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行深入分析與研究，提出解決該問(wèn)題的有效方法。

圖1 不銹鋼密封件

1 零件的調(diào)試加工分析

1.1 零件技術(shù)要求

根據(jù)加工要求，密封件零件的毛坯選用Φ52 mm×90 mm的圓棒料，材料為316L不銹鋼，零件圖中密封件的加工要素主要包括車削和銑削兩部分，其中車削部分外圓以及孔，長(zhǎng)度方向85±0.1 mm有尺寸精度要求；銑削部分6 mm×2 mm端面槽及右側(cè)螺紋上6 mm×8 mm平面；螺紋處及密封結(jié)合面處粗糙度值分別達(dá)到Ra1.6和 Ra0.8；螺紋上兩平面的平行度要求為0.1 mm；各倒角處有角度要求。

1.2 加工工藝方案制定

根據(jù)零件的加工特點(diǎn)，綜合考慮公司現(xiàn)有閑置機(jī)床情況，選用數(shù)控車床和加工中心作為加工不銹鋼密封件的設(shè)備。①機(jī)床型號(hào)分別為沈陽(yáng)機(jī)床廠生產(chǎn)的斜床身V2型數(shù)控車床和美國(guó)HAAS-VF1型立式加工中心。②數(shù)控車床加工部分：車端面→車左側(cè)外圓至54 mm處→車槽3 mm×4 mm→掉頭裝夾左側(cè)Φ30 mm 外圓處→車端面→車外圓至32 mm處→

車螺紋M18→鏜孔Φ12 mm。③加工中心加工部分：加工中心裝夾工件銑3 mm×4 mm槽→反裝夾銑螺紋平面，不銹鋼密封件的零件調(diào)試加工工序見(jiàn)表1。

表1 零件調(diào)試加工工序

1.3 加工問(wèn)題

按照上述選用的加工設(shè)備以及制訂的加工工藝方案，完成了首個(gè)密封件的加

工調(diào)試。經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)后，出現(xiàn)以下3個(gè)問(wèn)題：

1) 螺紋平面平行度不達(dá)標(biāo)，且平面與左側(cè)頂端端面槽不呈垂直關(guān)系；

2) 螺紋平面處和3 mm×4 mm槽處有毛刺，粗糙度值過(guò)高；

3) 右側(cè)Φ12 mm孔有振紋，粗糙度值過(guò)高。

2 問(wèn)題分析與改進(jìn)措施

針對(duì)上述首件調(diào)試出現(xiàn)的加工問(wèn)題，現(xiàn)逐一進(jìn)行分析并加以改進(jìn)。

2.1 設(shè)計(jì)專用夾具

左側(cè)2 mm端面槽和右側(cè)螺紋上6 mm×8 mm平面主要在加工中心上完成，裝夾時(shí)主要依靠工作臺(tái)上三爪卡盤(pán)，兩次裝夾無(wú)法確保零件的正確空間位置是造成該問(wèn)題的主要原因。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，設(shè)計(jì)專用夾具可有效避免以上問(wèn)題。專用夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

夾具底板安裝于加工中心工作臺(tái)，通過(guò)T型槽固定，V型塊1、V型塊2通過(guò)螺釘固定于底板；定位座上有方形定位塊便于和密封件左側(cè)2 mm槽配合，定位座通過(guò)螺釘固定于底板；零件裝夾時(shí)，首先松開(kāi)鎖緊螺釘，撥開(kāi)壓板，將密封件如圖2所示放置，密封件兩處Φ30 mm外圓置于V型塊中，左側(cè)2 mm槽與定位座配合，然后將兩塊壓板壓在兩處Φ30 mm外圓上，分別旋緊兩處鎖緊螺釘，一面加工完成后用同樣方法加工另一面。該夾具制作簡(jiǎn)單、使用方便，大大提高了零件的加工效率，同時(shí)解決了螺紋面平行度不達(dá)標(biāo)、左側(cè)2 mm端面槽和右側(cè)螺紋上6 mm×8 mm平面空間垂直關(guān)系無(wú)法保證的問(wèn)題。

圖2 專用夾具結(jié)構(gòu)

2.2 優(yōu)化加工工藝

從表1可以看出，工序3為切3 mm×4 mm槽，在切槽過(guò)程中，切斷刀會(huì)在槽的兩邊形成毛刺。工序11為銑螺紋平面，螺紋在數(shù)控車床上通過(guò)工序8加工完成后，在加工中心上通過(guò)立銑刀銑削兩平面時(shí)，會(huì)將一側(cè)毛刺壓向另一側(cè)，造成螺紋無(wú)法正常配合。以上兩個(gè)問(wèn)題可以分別在工序3和工序11后面增加精加工工序，精加工路徑如圖3所示。用一把外圓刀分別沿著圖3中①②刀具路徑進(jìn)行去毛刺，效果較好。右側(cè)Φ12 mm孔有振紋主要由于鏜刀剛性不足造成，車削高硬度不銹鋼時(shí)，可以采用高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給模式，切削深度0.3 mm，進(jìn)給量0.05 mm/r，主軸轉(zhuǎn)速4 500 r/min，鏜刀刀桿選擇S25.0G-SVNR12SN，剛性較好，刀片選擇VNBR0620-01，可以有效改善孔加工問(wèn)題。

通過(guò)優(yōu)化加工工藝以及設(shè)計(jì)專用夾具，首批100件密封件零件經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)后，所有尺寸精度均滿足要求，密封件零件實(shí)物如圖4所示。原加工工藝方案中出現(xiàn)的問(wèn)題均沒(méi)有再出現(xiàn)。

圖3 精加工路徑

圖4 密封件零件實(shí)物

3 結(jié)論

零件的加工工藝在生產(chǎn)中占有極其重要的地位，根據(jù)密封件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用一臺(tái)數(shù)控車床和一臺(tái)加工中心以及夾具的組合，充分考慮企業(yè)的加工現(xiàn)狀以及閑置機(jī)床情況，制訂了適合現(xiàn)有加工設(shè)備的加工工藝，降低了生產(chǎn)成本，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益，保障了密封件的加工品質(zhì)，在同類零件加工中具有一定的借鑒和推廣價(jià)值。