引言

某新型設備主要為工件做直線運動提供定位、保護作用,內筒作為該設備的關鍵零件,其加工質量和效率直接影響該設備的試驗效果。

1內筒零件結構分析

零件材質為06Cr19Ni10不銹鋼,如圖1所示,零件長度60522,外徑143m822,內徑139f822,表面粗糙度Ra1F6u2,壁厚222。壁厚h與內徑D比為1.69F5(h/D<1.20稱為薄壁圓筒）。該零件加工精度要求高,粗糙度值要求小,屬典型的薄壁、深長孔工件,加工難度很大。

2加工工藝分析

該工件屬典型的深孔薄壁件且內孔為盲孔,若采用常規(guī)的鍛造毛坯、整體加工方案,則由于鍛造毛坯加工余量比較大,切盲孔加工時存在排屑、散熱、導向和變形等諸多難點[1-4]。

(1）锽孔加工刀桿深入盲孔中,不能直接觀察刀具的切削過程和走刀情況,只能通過切削形狀、切削聲音、工件震動形狀,判斷工件加工過程是否正常。

(2）盲孔加工,切削液不能直接澆注在切削位置和切削刀具上,切削熱不易散出,切削液不易被切削液沖刷出來,工作條件惡劣。

(3）屬典型的薄壁、深長孔工件,工件剛性差,極易變形。

通過分析該工件在裝配圖中的裝配關系,考慮到工件的結構工藝性,將該工件拆分成無縫直筒和堵蓋兩部分,分別單獨粗加工,然后焊接成形,再精加工至圖紙尺寸。另外,結合工件結構,考慮到方便專用工裝定位和裝夾,在不影響裝配結構和使用強度的情況下,在堵蓋上加工出61822的工藝孔,改進后的內筒結構如圖2所示。

3毛坯的選擇

筒體采用615022×822的熱軋無縫鋼管進行加工;

堵蓋選用厚度為1022的06Cr19Ni10板料進行加工。

4設備的選擇

為確保工件加工質量,首先應做好設備選型工作,正確選擇加工設備是保證加工質量的重要環(huán)節(jié),加工設備選擇是否得當,對產品加工質量、生產效率有很大影響。針對該工件的加工特點,立足工廠現(xiàn)有設備,確定在臥式車床上進行工裝制作,在臥式瞠床上,車銑復合加工中心、臥式加工中心完成工件的加工[5-6]。

5工裝設計

設備確定后,就要設計制造相配套的專用工裝進行零件加工,重點是內孔、外圓及圓周上矩形槽的加工[7]。

5.1心軸

該工件屬于典型的薄壁零件,剛性差,易變形,尺寸不易保證,為此制作了專用心軸,如圖3所示。加工時以工件已加工完成的內孔定位,端面由壓板通過M16螺帽壓緊:采用"一夾一頂"的裝夾方式,保證加工后外圓和矩形槽符合圖紙要求。心軸采用無縫鋼管和端面定位軸焊接而成,有效降低了心軸重量,提高了裝夾效率。

圖3心軸示意圖

5.2專用壓板

在臥式瞠床上粗、精瞠內孔時,一定要避免工件裝夾變形。為此,設計了一套專用弧形壓板,采用該壓板壓緊時接觸面大,夾緊力均勻,可有效減小工件變形。

6加工工藝流程

6.1下料

利用斜落鋸切割6150mm×8mm的068r1C9i10不銹鋼無縫鋼管管料,長度610mm。

6.2锽孔

(1）N型鐵支撐,專用壓板裝夾,注意控制夾緊力,防止工件變形:利用平旋盤車削端面,保證總長602mm。

(2）利用浮動瞠刀瞠削內孔至圖紙尺寸613CV8mm。

6.3焊接

采用冷補焊機將已經(jīng)加工好的堵蓋以613CF8mm內孔定位放在無縫鋼管上。為驗證冷補焊機焊接的焊縫質量,分別采用冷焊和氬弧焊機焊接一件試板,試板厚度5mm,接頭形式為對接焊縫。冷焊與氬弧焊焊縫強度對比如表1所示。

表1冷焊與氬弧焊焊縫強度對比

由表1可知,冷焊的焊縫強度與氬弧焊的焊縫強度相當,且冷焊的焊接熱集中,易于控制焊接變形。

6.4車銑加工

(1）將工件裝在專用心軸上,通過弧形通用壓板用M16螺栓壓緊。

(2）采用"一夾一頂"的裝夾方法,粗、精車6143F8mm外徑及84o斜面至圖紙尺寸,車削加工參數(shù)如表2所示。

表2車削加工切削參數(shù)

(3）車銑3mm×40mm矩形槽,共4組。

(4）本工序工件與專用工裝一起從機床卸下,保持相對位置固定,轉入瞠削工序。

6.5锽削加工

(1）N型鐵支撐,將工件連同工裝一起裝夾固定,找正上工序已加工的矩形槽,壓緊時控制壓緊力,防止變形。

(2）車銑堵蓋一端端面,保證總長605mm。

(3）鉆端面3個611.5mm均布孔。

7結語

綜上所述,本文通過對某新型設備內筒零件的深入分析,結合工件裝配位置關系,合理制定了加工工藝方案,較好地解決了該薄壁工件的加工難題,保證產品的及時交付,為順利進行相關試驗提供了保障,為典型的薄壁、深長孔加工積累了經(jīng)驗,為同類工件加工提供了參考。