薄壁连接座加工工艺固化

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1、薄壁连接座加工工艺固化　　摘要：高速运转的轻工业中，经常存在着一些刚性差、精度高的连接类薄壁零件，其中多数为产品的关键零件。这类高速运转的机器一般要求结构尺寸小、重量轻、精度高，因此薄壁零件也更多些。加工一个薄壁零件的工艺流程也在日益随着制造水平的提高不断优化，工艺方案与工装都根据零件的特殊性进行单独考究，找到最合理的加工方案。　　关键词：薄壁；热处理；工艺系统；磨削　　中图分类号：TG385文献标识码：A　　因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加

2、工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。下面就对生产中遇到的薄壁零件连接座进行严格地个案分析，找出该零件最合理的加工方案。　　一、零件简介　　零件名称：连接座，具体设计要求如图1所示。该零件为典型的薄壁类零件，整个零件的形位公差和粗糙度要求超出现有机床的加工精度。　　二、影响加工精度的原因　　1.连接座的材料为20CrMnTi，没有合适的管材代替，下料为φ190×132的巨型棒料，去除量大，容易积累切削内应力。　　2.连接座外径直径φ182.5mm，内圆直径φ4175mm，壁厚仅为3.75mm，长度125mm，为典型的薄壁零件。　　3.左端外径φ183

3、（-0.01/-0.02）mm为基准，与内孔φ175（-0.02/-0.04）mm存在位置定位公差◎0.02mm，同时与左端面有位置定向公差为⊥0.01mm。　　4.工艺系统刚性差，对磨床加工质量影响大。　　三、针对影响加工精度因素采取的具体措施　　通过分析该零件的各个尺寸与形位公差，将容易保证的加工内容剔除，找出不易加工及难保证的尺寸精度与形位公差。针对形位公差中遇到的问题进行分析，找出合理的加工方案。同时将需要保证的普通尺寸精度穿插在加工过程中，解决整个零件的加工难题。　　1.连接座的材料为20CrMnTi，无管材及锻材。下料为φ190×132的巨

4、型实心棒料，去除量大，容易积累切削内应力。采取的具体措施：粗加工、热处理（正火880℃加热）、半精加工、热处理（去应力处理560℃×2h）的工艺流程。释放零件在加工过程中造成的应力，防止内应力造成应力变形，导致零件质量不能满足设计要求。　　2.连接座外径直径φ182.5mm，内圆直径φ175mm，壁厚仅为3.75mm，长度125mm，为典型的薄壁零件。4　　磨削是一种速度高、切削厚度极薄的加工方法。同时，砂轮还有自锐作用，在使用一段时间之后，能够自动脱落下来，露出新的一层砂粒，这是其他切削方式所没有的优点。正是利用到这两个特点，人为调整磨削用量，即更改

5、砂轮速度、工件速度、切深、进给量、砂轮修整次数等要素，避免接近固有频率引起共振，减少磨削造成的整个零件再次应力集中。利用磨削减少切削余量，将产生的切削应力减少到最合理的范围，即精加工的余量，增加精加工之后的半精磨（给精磨留0.15mm余量），并且放置一段时间，进行时效，自然释放应力。　　3.左端外径φ183（-0.01/-0.02）mm为基准，与内孔φ175（-0.02/-0.04）mm存在位置定位公差◎0.02mm，同时与左端面有位置定向公差为⊥0.01mm。　　直径为φ175的公差为（-0.02/-0.04）mm，整个公差带为0.02mm。相对应的

6、公差等级为5级与6级之间，该等级已经是现有零件公差等级中较高的。而φ183（-0.01/-0.02）mm的公差等级为3级。精度要求更高，是对现有加工设备的一个大挑战。　　合理的磨削参数只能降低磨削应力的积累，并不能消除应力的产生。使用新外圆砂轮，不仅能够提高外径线速度，并且能提高砂粒的锋利程度。当在磨削应力足够小，不足以引起变形的条件下，设定好合理的磨削用量，对工件进行最后的保证精度的精密加工，将基准保证在φ183（-0.01/-0.02）在公差范围之内。　　针对内孔φ175（-0.02/-0.04）深入长度超过108mm，在磨削过程中，不断对工件进行

7、尺寸测量，保证加工尺寸时刻在控制之中。增加砂轮空转时间，有利于保证零件的整体圆度，即可消除磨削引起的局部微量变形，又能将内径粗糙度提高。　　需要注意的是：在磨削过程中，尽量不要引起工件磨削表面的硬度变化，因为凡是硬度下降的部位，常有残余拉应力或者较小的压应力；而硬度增加的部位，常有残余压应力或者较小的拉应力。4　　4.工艺系统刚性差，对磨床加工质量影响大　　机床（这里主要指磨床）、工装、工件、刀具（砂轮）等组成的工艺系统抵抗应力变形的刚性，对整个加工方案的能否成功实施有决定性影响。机床与刀具的刚性在加工过程能够进行控制，剩下对整个工艺系统刚性影响最大的

8、就是工件与工装。工件安装在工装之上，工装在机床上夹紧。这样的叠加装置俨然不如一个整体零件的刚性