管口复合圆弧外形加工工艺

2015-02-18新兴重工湖北三六一一机械有限公司襄阳441002

金属加工(冷加工) 2015年6期

■新兴重工湖北三六一一机械有限公司（襄阳 441002）占鑫饶琢

管口复合圆弧外形加工工艺

■新兴重工湖北三六一一机械有限公司（襄阳 441002）占鑫饶琢

摘要：大型零件偏心管口外形的加工一直是个难题，传统的车削加工需要有大型车床，对夹具的设计制作要求也很高，对此，采用加工中心，经过工艺优化，设计了简单易用的自定心夹具及专用刀具，不仅消除了零件变形的影响，降低了废品率，加工效率也非常高，满足了生产要求。

1. 管口结构

在汽车发动机总成中，进、出水管及进、出气管一般都有类似图1所示的管口结构，该管口用于联接软管，由于要保证配合密封性，对管口外形及表面粗糙度都有一定的要求。

2. 加工方式的选择

目前该管口外形一般都是采用数控车床加工，但其一般只适用于小型零件。我公司加工的一款出水管（见图2）总长近1m，管口到最远端距离达950mm，如果采用车削加工，则必须使用回转直径＞950mm×2=1 900mm的车床，而我公司最大的车床回转直径只有1 200mm，远远达不到要求。而且即便有更大的车床，如此极端偏心的结构，对夹具的设计以及加工中零件高速偏心旋转的安全问题都是极大的考验。经过工艺分析，我们决定采用加工中心，设计夹具及专用刀具来进行加工。

3. 夹具的设计及改进

图1　管口结构

图2　出水管

图3　初始夹具结构图

最初的夹具我们采用传统的一面两销定位方式（见图3），加工时找正管口的理论轴心位置后，按数控程序来加工管口外形。但是加工过程中出现了问题，由于该出水管结构细长，铸件在经过铸造工序各环节处理后产生了变形，即使采用校形处理

后仍然不能完全消除变形，这样每个零件加工出来的基准面对零件外形就会不一致，这就造成了以基准面定位来加工的管口实际位置偏离其理论位置，导致加工时出现壁厚不均匀的现象，不仅影响外观，也会影响管口强度，以致加工废品率居高不下。为此，我们不得不在每个零件加工前都采用手工对刀找正管口实际轴心的方法，来避免加工偏的问题，效率非常低下。

为了彻底解决这个问题，我们改进了定位方式，重新设计了夹具（见图4）。利用管口下端半圆外形来定管口轴心，采用零件侧边加工面来定管口轴向距离，同时增加防转侧限位来保证零件装夹状态的一致性。由于不采用基准面来定位，而是采用了和管口同轴的外形来定轴心，零件的变形也就无法对管口的加工造成影响，这样只用找正一次管口轴心，就可以放心地加工了，而且加工后的管口外形壁厚非常均匀、美观，加工效率也有了极大的提高。

4. 专用刀具的设计

为了方便加工出管口圆弧外形，我们设计并制作了专用的刀具（见图5），该刀具由刀柄、刀体和成形刀片组成，刀柄和刀体为一体式，刀体上开有刀片安装槽，刀片采用标准刀片改制，利用线切割在刀片上割出与管口外形相匹配的形状，然后经过开刃处理，完成刀片的制作，最后通过铜焊将刀片焊接在刀体的安装槽上。加工时，主轴带动刀具高速自转，并向管口靠近，达到切削深度后刀具绕管口一周，管口外形就加工出来了，效率非常高。