某卡环零件加工

科学发展科学与财富 某卡环零件加工 李是青 （中国空空导弹研究院） 摘 要：针对某卡环零件易变形、刚性差、质量不能保证的难题，通过设计合理的加工流程，安排热处理时效、以及改进工装和装夹方式等工艺措施，有 效地解决了问题，提高了零件合格率。 关键词：卡环；变形；工装 前言 某卡环零件主要结构为薄壁半环形，上下一对儿配合使用。图1所示为上卡 环、下卡环零件模型，外圆处直径渍170mm，最薄处壁厚仅为2mm，两侧为凸出的 连接法兰，外圆为圆弧面，内腔为T型槽，结构较复杂。加工过程中采用上下组合加 工的方法，在加工出主要尺寸要素后，再完成切断。加工选用渍210x35mm的管料， 两端凸出法兰导致零件余量分布不均匀，内应力引起的变形导致外圆渍1700+0.26mm、 法兰孔的距离181依0.2mm等尺寸保证困难。 1 主要加工要素和技术要求 零件的主要结构及尺寸如图1所示（上、下卡环未切开前）。 图2 工艺路线图 3.2零件粗加工 工艺安排时先对材料进行调质，提高材料机械加工性能，然后粗车内孔外圆， 35工序平面磨加工两端面保证平行度0.01mm。45工序以外圆定位，线切割切零件 外形，保证同轴度渍0.3mm。在两端法兰分别加工1.80+0.05mm“一”字槽两处，为后续精 加工工序定角向提供基准。 3.3零件精加工 06mm内孔和渍165.8 3.3.1 零件内孔加工。55工序数控车精加工零件渍161.4+00.09 +0.16 0 mm沟槽（图3）。数车装夹采用外圆粗定位然后找正内孔的方法。由于线切割粗 加工外形后零件有变形，因此工装设计定位孔时外圆处均匀留0.2mm间隙，避免 图1 零件主要尺寸 精度要求较高的要素见表1。 表1 上、下卡环的主要尺寸公差与形位公差要素表 2 主要技术难点 2.1零件刚性差变形大 上、下卡环结构为半圆环薄壁零件，外圆直径渍170mm，最薄处壁厚仅为 2mm，双手握零件两侧稍微用力即可变形几个毫米。两侧凸出的连接法兰高出外圆 近15mm，导致各处余量不均匀，内腔为T型槽，整体加工完成后再切开时变形较 大。 2.2定位装夹困难 零件外圆为弧面，且两侧有凸出的连接法兰高出外圆近15mm，导致装夹比较 困难。还有零件为薄壁结构，装夹力的影响比较大，采取合适的装夹方式，尽量减小 装夹变形是保证尺寸的关键。 3 工艺方案及措施 3.1工艺设计 零件半圆环结构，加工刚性差，不易于装夹，采用组合加工加工出零件的外形 和内腔尺寸，最后再用线切割切开的方法。由于余量去除较大，所以在工艺设计时 按照粗加工、修正基准、精加工、时效去应力、再切开的思路安排工艺路线。 111 工艺路线见图2 万方数据 了装夹变形，压板采用四点压紧定位。加工过程中，采用分层切削的方法，先粗加工 内孔和内槽，然后松开压板释放应力，再重新找正压紧进行精加工，使零件在粗加 工阶段产生的应力能提前得到释放。 图3 精加工示意图（55工序） 3.3.2 零件外形加工。60工序在立式加工中心上用成型铣刀精加工零件外圆 弧面。本工序利用内孔定中心，线切割工序加工法兰“一”字槽定零件角向，盖板配 合压紧零件。由于零件内孔与工装定位凸台以及定位销与法兰“一”字槽存在间隙， 导致零件壁厚不能很好保证。因此工装设计采用过定位的方案，即在两端法兰 “一”字槽各插入一个定位销，较好地解决了壁厚不均匀的问题。 70工序在卧式加工中心上加工法兰上的连接孔。定位方法同60工序，60工 序内容也可合并入本工序加工。 80工序线切割，两端孔定位，拉平零件，沿“一”字槽方向从两侧对零件完成切 断。由于孔底的壁厚公差较严，零件被切开时可能变形导致该尺寸无法保证，因此 线切割装夹时共设计4个压板，每个法兰上面一个，控制零件在机床上无法变形。 4应用效果 通过两个批次的验证，零件合格率98%以上，很好地解决了零件因变形、薄 壁、加工刚性差等而导致的变形问题。 5结论 通过设计合理的加工流程，安排热处理时效、设计改进工装和装夹方式等工 艺措施有效的解决了异形薄壁件的加工变形和刚性差等难题。同时该工艺也为其 他类似零件的工艺设计和加工提供了参考，有一定的借鉴意义。