郭起勝

摘 要：本文通過加工薄壁大銅套的實(shí)例，探討通過解決夾緊變形，提高工件的形狀和位置精度，消除振紋保證表面粗糙度要求；論述使用普通車床及自制夾具加工高精度薄壁大銅套的方法，內(nèi)容包括加工原理、夾具設(shè)計(jì)和制作工藝。

關(guān)鍵詞：薄壁大銅套 夾緊變形 專用夾具 振紋 形位精度

高精度銅套是重要設(shè)備維修中的常用零件，需要盡快加工以便配合搶修，盡快恢復(fù)生產(chǎn)。該零件材料是鑄造錫青銅，毛坯尺寸是外徑φ320mm、內(nèi)徑φ260mm、長度280mm，如圖1所示。

圖1

圖2

分析：工件的內(nèi)孔和外圓要求有較高的位置精度——同軸度；工件的內(nèi)孔和外圓要求有較高的形狀精度——圓柱度；內(nèi)外圓柱表面要求有較高的尺寸精度和表面粗糙度技術(shù)要求。

一、銅質(zhì)套類零件的加工方法

套類零件的加工方法一般有以下幾種：一是采用以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)的芯軸定位加工，二是采用以外圓為定位基準(zhǔn)的套定位加工，三是采用一次裝夾完成內(nèi)外圓全部尺寸加工。

經(jīng)分析，我們采用前兩種方法加工都不適合單件生產(chǎn)的情況，在費(fèi)用和時(shí)間上都不適宜，因此我們決定采用一次裝夾完成內(nèi)外圓全部尺寸加工的方法。如果使用這種方法，我們就必須解決夾緊銅套時(shí)所產(chǎn)生的夾緊力變形問題，這樣才能保證工件的形位公差，防止出現(xiàn)振紋。鑄青銅材料的剛性差，在采用一次裝夾加工時(shí)，裝夾部位短，工件伸出長，為保證裝夾穩(wěn)定就需要用很大的夾緊力夾緊工件，這樣工件就很容易變形。因此，我們首先在車床卡爪夾緊的位置設(shè)計(jì)增加一個(gè)外圓與工件工藝內(nèi)孔過盈配合的支撐蓋，加緊工件后加工內(nèi)孔和油槽，然后再增加另一個(gè)與銅套內(nèi)孔過渡配合、與中心孔同心的支撐頂蓋，用活動(dòng)頂尖頂住支撐頂蓋加工外圓，如圖2所示。這樣通過使用兩件輔助夾具裝夾，我們就可以解決因銅套過長和薄壁加工易變形、易產(chǎn)生振紋的問題，最后用低速切斷工件，實(shí)現(xiàn)了一次裝夾加工。加工支撐蓋和支撐頂蓋所用的是20mm厚鋼板，材料是A3。在加工支撐蓋時(shí)可以按正常方法加工，但在加工支撐頂蓋時(shí)一定要在一次裝夾中加工好所有外圓尺寸和中心孔，確保外圓與中心孔的同軸度。

二、銅質(zhì)套類零件的加工程序

銅套的加工方法如下（采用C6163車床加工，三爪卡盤反爪裝夾）。

第一，加工端面，車平即可；加工工藝內(nèi)孔φ264.98±0.01，長度30mm；加工外圓φ315mm，長度30mm，外圓用于裝夾定位的精基準(zhǔn)，以減少定位誤差，保證定位穩(wěn)固。加工的工藝內(nèi)孔與圖2中的支撐蓋之間屬于過盈配合，最大過盈0.04，最小過盈為0，這樣可以保證工件不會(huì)因?yàn)閵A緊力而產(chǎn)生變形。

第二，把支撐蓋裝入加工好的φ264.98±0.01內(nèi)孔中，要保證端面接觸位貼實(shí)。反爪裝夾φ315mm外圓，然后車平端面。注意：要保證工件端面貼平卡爪面，從而保證六點(diǎn)定位，限制工件的六個(gè)自由度。這樣才能保證定位基準(zhǔn)、定位元件的精確度，為以后使用支撐頂蓋頂住加工創(chuàng)造條件。因?yàn)橐粖A一頂屬于重復(fù)定位，只有在定位基準(zhǔn)、定位元件精度很高時(shí)，才能允許這樣的重復(fù)定位，它對(duì)提高工件的剛性和穩(wěn)定性有一定的好處。在這件銅套加工的裝夾中，就是因?yàn)檫@一頂對(duì)穩(wěn)固裝夾起到了很大作用，既消除了振紋，又保證了外圓的表面粗糙度要求。

第三，粗車內(nèi)孔至φ279.6mm，長度255mm。加工內(nèi)孔兩條油槽。

第四，半精車內(nèi)孔至φ279.8mm，長度252mm。在工件完全冷卻后，仔細(xì)測(cè)量，再精車好φ280.07±0.01內(nèi)孔，長度252mm，倒角2×45°，用金相砂紙拋光。這里要強(qiáng)調(diào)的是工件要完全冷卻，目的是消除熱脹冷縮對(duì)尺寸的影響，尤其是在使用這種膨脹系數(shù)大的有色金屬材料時(shí)更要注意。

第五，把支撐頂蓋裝入工件的φ280.07±0.01內(nèi)孔，再用活動(dòng)頂尖頂住支撐頂蓋，然后加工外圓，如圖2所示。粗車外圓至φ300.6mm，長度255mm。支撐頂蓋和工件φ280.07±0.01內(nèi)孔之間屬于過渡配合，最大間隙是0.03和最大過盈是0.01，這樣有利于提高工件的加工剛性、防止產(chǎn)生振紋、提高工件表面粗糙度和保證形位公差。

第六，加冷卻液。在工件完全冷卻后，精車外圓至φ300.03±0.01，長度251mm。

第七，為解決鉗工裝配銅套的困難，在征求技術(shù)員的同意后，我們?cè)谕鈭A的一端增加了導(dǎo)引部分，即車外圓φ299.94±0.02，長度30mm，倒角2×45°。

第八，低速切斷，確保長度249.9±0.1mm。切下時(shí)注意用包裝箱紙板墊在中拖板上，防止零件落下時(shí)摔壞變形。

第九，將切斷端面的內(nèi)外圓倒角2×45°，裝夾時(shí)用支撐頂蓋撐住內(nèi)孔。加工完后取出支撐頂蓋。

三、刀具幾何角度和切削用量的選擇

刀具幾何角度和切削用量的選擇：用C6163車床先加工支撐蓋，后加工支撐頂蓋，使用的車刀是YT5硬質(zhì)合金外圓車刀和切槽刀。最后使用YG6硬質(zhì)合金車刀加工銅套，粗車時(shí)車刀選用平面型前角γ=6°、后角α=6°，主軸轉(zhuǎn)速n =144r/min、走刀量f=0.2mm/min；半精車和精車時(shí)選用較大的前角和后角：γ=15°、α=10°，主軸轉(zhuǎn)速240r/min、走刀量0.1mm/min。

我們按照確定好的加工方法，順利完成了銅套的加工，經(jīng)檢測(cè)，完全達(dá)到圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求，而且鉗工安裝順利，通過試機(jī)驗(yàn)證，完全達(dá)到了維修要求。

薄壁套類零件的加工方法各種各樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們根據(jù)零件的精度、形狀、大小、產(chǎn)品的數(shù)量決定加工方法，盡可能以最少的投入，取得最好的效益。

（作者單位：韶關(guān)市技師學(xué)院）