孟祥志，王德寬，陳文輝，李昕，閆作銘，付廣東

北方華安工業(yè)集團(tuán)有限公司 黑龍江齊齊哈爾 161006

1 序言

圖1所示兩瓣瓦材料為2A12-T4鋁合金，結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，尺寸精度及幾何公差要求都非常嚴(yán)格，全長(zhǎng)800-0-1mm，外徑129-0-0.2mm，內(nèi)徑123+0.20+0mm，最薄處單邊厚2 mm，要求內(nèi)徑與外徑同軸度為f0.15mm。未切開(kāi)前是典型的加長(zhǎng)薄壁鋁合金筒狀工件，切開(kāi)后形成兩瓣瓦成品，工作時(shí)成對(duì)使用，要求一對(duì)工件對(duì)扣在一起能滿(mǎn)足圖樣要求，且工件之間的縫隙寬度＜0.5mm，給加工提出了很大的難題。

圖1 兩瓣瓦

2 原加工工藝存在的問(wèn)題

現(xiàn)有工藝路線是先將工件內(nèi)外徑車(chē)削至成品尺寸后再切開(kāi)，車(chē)削過(guò)程中為了消除工件的內(nèi)應(yīng)力，將切削余量分兩次去除，且增加了兩次人工時(shí)效。兩瓣瓦原加工工藝流程：下料→粗車(chē)外徑→平左端面、粗車(chē)左內(nèi)徑→平右端面、粗車(chē)右內(nèi)徑→固溶時(shí)效→粗車(chē)外徑→平右端面、半粗車(chē)右內(nèi)徑→平左端面、定全長(zhǎng)、半精車(chē)左內(nèi)徑→人工時(shí)效→半精車(chē)外徑→精車(chē)內(nèi)膛→精車(chē)外形→人工時(shí)效→銑削剖開(kāi)（線切割/水切割）→鉗工校正→檢驗(yàn)。

此加工方法在切開(kāi)之前，基本保證了工件尺寸，由于工件壁厚太薄，在剖開(kāi)成形后，兩瓣瓦因狀態(tài)改變，內(nèi)應(yīng)力釋放，所以產(chǎn)生了嚴(yán)重的脹口變形，銑削切開(kāi)變形量為2～3mm，且工件對(duì)扣后無(wú)法滿(mǎn)足圖樣要求。分析認(rèn)為是切開(kāi)時(shí)裝夾和機(jī)械加工應(yīng)力聯(lián)合作用導(dǎo)致工件變形。采用裝夾力和切削力比較小的水切割和線切割進(jìn)行試驗(yàn)，水切割切開(kāi)變形量為1.2～1.7mm，線切割切開(kāi)變形量為0.7～1.1mm，均未達(dá)到圖樣要求。

3 改進(jìn)后的加工工藝

為了解決工件變形大、縫隙大的問(wèn)題，改變固有的思維模式，改進(jìn)工藝方法，創(chuàng)造性地采用先切開(kāi)、后車(chē)削的方案，其好處在于工件在成形之前切開(kāi)，應(yīng)力已經(jīng)釋放，尺寸公差和幾何公差均不受形態(tài)變化的影響，從而使工件在對(duì)扣狀態(tài)下既能保證滿(mǎn)足圖樣要求，兩瓣瓦的縫隙寬度又能控制在0～0.2mm，滿(mǎn)足使用要求。

改進(jìn)后的兩瓣瓦加工工藝流程：下料→粗車(chē)全長(zhǎng)→對(duì)稱(chēng)剖開(kāi)→車(chē)定位錐面→精車(chē)外形→精車(chē)內(nèi)徑→去毛刺→檢驗(yàn)。詳細(xì)的工藝方案內(nèi)容如下。

（1）下料 工件毛坯原材料為GB/T 4437.1—2015鋁及鋁合金熱擠壓管中的f130mm×12.5mm的2A12-T4管，采用帶鋸機(jī)下料，單件長(zhǎng)度815mm。

（2）粗車(chē)全長(zhǎng) 將已下好料的管兩端見(jiàn)光，控制全長(zhǎng)尺寸＞810mm。

（3）對(duì)稱(chēng)剖開(kāi) 采用臥式銑床加工，將工件用壓板固定在V形鐵上，打表找正工件，用2mm厚片銑刀將工件對(duì)稱(chēng)剖開(kāi)，并用銼刀對(duì)銑削平面進(jìn)行修整，保證銑削平面平整光滑無(wú)毛刺。圖2為銑削剖開(kāi)的兩瓣瓦。

圖2 銑削剖開(kāi)的兩瓣瓦

（4）車(chē)削定位錐面 設(shè)計(jì)定位錐面作為工藝臺(tái)階。采用車(chē)削定位錐面專(zhuān)用夾套裝夾兩瓣瓦，該夾套采用35CrMnSiA材料，淬火硬度40～45HRC，保證了夾套的強(qiáng)度。夾套上每90°均布4個(gè)M14螺紋孔，螺釘端面需平整光滑，保證定位夾緊準(zhǔn)確[1]。使用時(shí)將兩個(gè)夾套分別固定在對(duì)稱(chēng)剖開(kāi)鋁筒毛坯的上下兩端，其中兩個(gè)對(duì)稱(chēng)螺釘對(duì)正兩瓣瓦縫隙處，先輕輕預(yù)緊這兩個(gè)螺釘，使對(duì)稱(chēng)剖開(kāi)處平整，防止兩瓣瓦錯(cuò)位。然后壓緊兩瓣瓦圓弧頂點(diǎn)處的兩個(gè)螺釘，使兩瓣瓦對(duì)稱(chēng)壓合，保證工件銑削平面均勻接觸無(wú)縫隙，將固定好的兩瓣瓦采用雙頂?shù)姆绞窖b夾在車(chē)床上，車(chē)削外圓基準(zhǔn)面（見(jiàn)圖3）。以外圓基準(zhǔn)面為定位基準(zhǔn)，車(chē)削兩端面及內(nèi)徑定位止口（見(jiàn)圖4），控制全長(zhǎng)810mm。采用兩頂方式裝夾工件，車(chē)削兩端錐角為20°的5m深的定位錐面（見(jiàn)圖5）。在車(chē)削過(guò)程中需采用與之配合的定位套檢驗(yàn)錐度，并控制定位套與端面間隙在0.15mm之內(nèi)，保證在壓緊的情況下定位牢固準(zhǔn)確，控制工件全長(zhǎng)800mm。車(chē)削定位錐面及全長(zhǎng)尺寸（見(jiàn)圖6）。

圖3 車(chē)削外圓基準(zhǔn)面

圖4 車(chē)削內(nèi)徑定位止口

圖5 車(chē)削定位錐面

圖6 全長(zhǎng)尺寸

（5）精車(chē)外形 采用車(chē)削外徑專(zhuān)用夾具裝夾兩瓣瓦（見(jiàn)圖7），在夾套不拆卸的情況下，將左、右定位套裝入工件內(nèi)徑兩端，與定位止口相配合，保證配合間隙在0.05～0.1mm。將左定位壓蓋與工件先后套在中心軸上，左定位壓蓋與定位錐面相配合；將右定位壓蓋安裝在工件右端，與定位錐面相配合，預(yù)緊壓緊螺母，卸掉夾套。用頂尖頂緊心軸，旋緊壓緊螺母，保證工件裝夾穩(wěn)固。車(chē)削工件外徑（見(jiàn)圖8），加工至成品尺寸。外徑加工好的半成品如圖9所示。

圖7 采用車(chē)削外徑專(zhuān)用夾具裝夾兩瓣瓦

圖8 車(chē)削工件外徑

圖9 外徑加工好的半成品

（6）精車(chē)內(nèi)徑 采用圖10所示車(chē)削內(nèi)孔專(zhuān)用夾具裝夾兩瓣瓦，該專(zhuān)用夾具由夾具本體及壓蓋組成，采用兩端螺紋旋緊的方式裝夾工件[2]，夾具本體內(nèi)外徑通過(guò)磨削加工，內(nèi)外徑同軸度＜0.015mm。將工件裝入專(zhuān)用夾具內(nèi)，工件外徑與夾具內(nèi)徑采用間隙配合，間隙為0.05～0.1mm，采用壓蓋壓實(shí)工件端面，車(chē)削過(guò)程分多刀去除內(nèi)孔加工余量，在最后一刀精加工時(shí)，適當(dāng)調(diào)小壓蓋壓緊力，減小夾緊力過(guò)大帶來(lái)的變形[3]，車(chē)削內(nèi)孔至成品尺寸（見(jiàn)圖11），并去除定位錐面。

圖10 車(chē)削內(nèi)孔專(zhuān)用夾具

圖11 車(chē)削內(nèi)孔至成品尺寸

（7）去毛刺 卸下工件，對(duì)工件進(jìn)行同組標(biāo)記，以方便成對(duì)使用，對(duì)稱(chēng)剖開(kāi)處進(jìn)行銳角倒鈍、去毛刺。

（8）檢驗(yàn) 成品檢驗(yàn)。加工完的兩瓣瓦成品如圖12所示。

圖12 兩瓣瓦成品

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)加長(zhǎng)薄壁鋁合金兩瓣瓦進(jìn)行的工藝創(chuàng)新，不僅節(jié)省了3道時(shí)效工序，節(jié)約了加工成本，而且創(chuàng)造性地改變固有加工模式，采用先剖開(kāi)后車(chē)削的加工方式，提高工件加工質(zhì)量，使工件的變形量控制在0.05～0.15mm，縫隙寬度控制在0～0.2mm，可為類(lèi)似結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)剖開(kāi)零件的加工提供參考和借鑒。