薄壁筒体机加工中工艺边与基准转换的运用

石显桃

【摘要】某薄壁筒体零件，外形不规则，内扣及密封槽尺寸精度高、表面粗糙度要求高、形位公差严，是设计关键指标，也是加工难点。而可靠定位与合理的工艺基准是零件顺利加工并满足要求的关键。本文所述的工艺方法，巧设工艺边，并进行合理的基准转换，最终保证了各项设计指标。

【关键词】薄壁筒体 可靠定位 工艺边 基准转换

一、引言

筒体零件是机械加工中常见的零件类型，在强度足够且外型规则的情况下，通常零件的设计要素即可作为工艺基准并用V形块、定位套筒等实现可靠装夹定位。但如零件为薄壁，装夹首先成为难题，如外型再不规则，则工艺基准的选择又将成为另一难题。本文介绍了一种利用工艺边可靠装夹并进行基准正确转换，从而最终实现零件的加工并满足精度要求的方法。

二、零件简介及加工难点

典型零件如图1所示，壁薄，内孔及密封槽尺寸精度高、表面粗糙度要求高、形位公差严。其主要的加工难点有：

（1）不足4mm的壁厚，外圆定位装夹完成内孔加工不可行，必须考虑工装或工艺边。

（2）零件三档内孔及三处密封槽尺寸要求高，公差仅为0.03mm、形位公差严，跳动仅为0.03，表面粗糙度高，内孔最高为0.2，密封槽为1.6，加工要素分布于零件整个内孔，不能一次装夹实现，要涉及不同的工种。加工中必须考虑基准的合理转换。

（3）外形上留一凸台用于加工油路孔，不规则，不能选择为工艺基准，“基准重合”的原则在该零件加工中不能实现。

因此，加工出合格零件的关键是：确保定位可靠且装夹变形不足以影响零件尺寸、多次加工基准的合理转换。

三、工艺方案

（一）内孔及密封槽的工艺流程

其工艺流程为：……——大端内孔半精加工（车）——小端内孔半精加工（车）——密封槽粗、精加工（车）——内孔精加工（内磨）——内孔光整加工（珩磨）——……

（二）工藝边的选择

零件壁薄无法直接装夹，考虑工装或工艺边辅助实现。

不规则的零件外型给工装的设计增加了困难，非对等力直接作用于零件也将形成一定的装夹变形。加工内孔时，使用工装可操作性不强。

根据零件特点，工艺边的选择成为了可靠定位的首选方案。

如图2，增加工艺边，相当于增加了一法兰边，利用法兰边装夹定位是常规有效的工艺方法。仅需在毛坯选择时，预留了Φ155×35一段，即可实现。

（三）基准选择且与工艺边配合使用

（1）工艺基准的实现与工艺边的精加工。在加工工艺基准前，必须考虑其实现的定位方式，套筒类零件为保证内外圆轴心同轴，常用心轴进行定位。为确保设计基准（图1中的A基准内孔）正确转换，选择了如图3所示的零件内孔作为定位基准，采用芯棒进行装夹定位，在车床上采取双顶尖一次装夹，精加工工艺基准与工艺边，使得基准的转换得以实现。

如图4，将零件组装在芯棒上并在右端用螺母可靠装夹，一次加工出A、B、C、A基准。

（2）内孔半精加工与密封槽精加工。基准与工艺边精加工后，即可在后续工序中作为装夹面与工艺基准，确保零件加工质量。

如图5，一夹一撑，并找正图4中的A、B基准，一次完成大端内孔半精加工。然后，调头一夹一顶，同样找正图4中的A、B基准，一次完成小端内孔半精加工，最后，装夹不变，完成密封槽的粗、精加工。虽经历了两次装夹，但工艺基准均统一到A、B基准上，所以半精加工后的内孔与密封槽的相关要求得到了保证。

（3）内孔精加工、光整加工。如图6，内孔进行精加工与光整加工前，在平面磨床上找正图4中的A、B基准，加工E面。内孔的精加工在内圆磨床上实现，以E面定位，利用零件418螺纹孔紧固，由于零件有两处内孔表面粗糙度为0.02，内磨精加工不能满足要求，需留0.02光整加工余量。光整加工时，装夹定位同精加工，在珩磨机床上实现。

内孔的精加工与光整加工虽然基准不同于内孔半精加工与密封槽加工基准，但同样利用前工序选定的图4中的A、B基准进行了可靠转换，精加工后的相关设计指标也得到了保证。

最后，在检测结束后，找正图4中的D基准利用线切割机床保证零件长度切除工艺边，零件加工完毕。

四、结语

本文以某薄壁筒体零件为例，结合工作实际，简述了利用工艺边装夹零件并进行正确基准转换最终完成零件加工、保证较高设计指标的方法。该方法对同类零件的加工有一定的借鉴价值。

参考文献：

[1]王秀伦，边义文，张运祥.机床夹具设计[M].中国铁道出版社，1984.

[2]孙健，曾庆福.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，1980.

[3]樊其瑾等.机械加工工艺设计手册[M].航空工业出版社，1987.