碟形零件的加工

河南平原光电有限公司 （焦作 454001） 李红义 刘菊花 郜 磊

碟形零件的加工具有装夹困难、加工中振动大、切断后变形大等特点，并且还存在生产效率低、材料浪费大等问题，如能解决好上述问题，将在很大程度上达到节约材料、提高产品质量和生产效率的目的。

以图1所示零件内罩为例，介绍这类零件的加工方法和工艺路线、加工中存在的问题及解决措施。该零件材料为2A12－T4，尺寸精度要求为IT7～IT8级，形状精度G级，零件最小壁厚为0.5 mm，并且表面质量要求高（表面镀金）。

图1 内罩

零件的加工难点如下：

（1）零件由内、外球形曲面组成，精加工时无法找到装夹基准面，必须通过加长毛坯来留取装夹位置。

（2）零件壁厚仅有0.5mm，且表面粗糙度要求高，因此必须充分考虑加工中的振动对表面粗糙度的影响。

（3）零件壁薄、刚性差，因此从毛坯上切断后，零件变形大，尺寸与形位公差难以保证。

1.加工前的准备

（1）因相应规格的管材不易采购，若毛坯采用2A12－T4圆棒料，工艺应考虑下料尺寸加长。

（2）粗加工时采用普通设备C620A，精加工时采用经济型数控车床。

（3）粗车时采用自定心卡盘装夹，精车时采用专用工装装夹。

（4）设计、制作相应装夹工装。

（5）编程采用G73偏置循环程序，采用对比法，对程序予以确认。

（6）加工前对加工方案进行仿真论证，对重要技术要求进行了仿真切削和检测，提高了一次加工成功率。

2.加工工艺分析

零件从最初的棒材实体到最终壁厚0.5mm的圆碟，采用的工艺路线为：粗车→铣应力释放槽→热处理（时效）→精车端面→加工辅助工艺基准→精车内外球面→钻孔→切断→抛光→表面处理（镀金）。

（1）定位基准的选择：采用基准统一原则，粗车时以毛坯外径定位；铣槽及半精加工，均以外径及端面定位；从精车到成形，均以辅助基准孔定位。

（2）加工顺序安排：因零件要切除较大加工余量，切削力和切削热会引起残余应力重新分布，因此要粗、精加工分开，中间穿插热处理时效工序。

（3）设备的选择：钻孔时可采用工装定位，在数控铣床上点钻各孔；切断时，为了避免切削力引起零件变形，采用线切割切断。

（4）为方便零件装夹，下料时将毛坯加长15mm，并在加长端加工出辅助螺纹孔，供装夹联接之用。

（5）为了充分释放应力、减小零件切断后的变形，在加长端靠近切断面处加工出工艺槽或孔，并通过热处理，最大限度减小应力。

（6）设计、制造高精度、多功能的工装夹具，其尺寸和形位精度必须满足零件加工精度的需要。

（7）提高工序间用于定位和检测基准面的尺寸和形位精度。

（8）精车时合理选择车削用量，采用高速钢W9Cr4V2刀具材料。切削顺序先内后外，走刀方式由内向外。

3.加工实施路线

（1）粗车按照常规方式进行，但要留出加长部位，工艺附图如图2所示。

图2

（2）粗车后在加长端加工出释放应力的工艺孔或槽，如图3所示，比较两种方式的优缺点如下：

图3

图3a为钻孔方式：环零件一周均匀钻出45个φ6mm的孔。这种方式加工后零件整体强度高，且不需要专用设备与刀具，操作简便，但效率低。

图3b为铣槽方式：环零件一周均匀铣出12个2.5mm×R80mm的槽。这种方式加工后零件整体强度不如钻孔，需要专用刀具，但加工方便、效率高。

由于零件批量较大（130件），为了提高生产效率，选择了铣槽方式进行加工。

图4

（4）精车可采用如图5的专用工装装夹零件。

图5

（5）内外形尺寸完成后，采取线切割切断的方式能最大程度地降低零件的后续变形。因在切断部位零件的厚度并不大，虽线切割效率不是太高，但对后续变形影响小，还是有必要的。