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哈夫銅襯套加工工藝性實踐

2018-03-23

陳國光

（常州寶菱重工機械有限公司）

　　SMS設(shè)計的軋機剪切類設(shè)備中，大直徑薄壁哈夫銅襯套是曲軸連桿結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零件之一，其精度要求高、加工難度大，加工易變形。常規(guī)的加工工序往往忽略了其對稱精度和哈夫的無間隙要求。因此，為確保產(chǎn)品設(shè)計精度，提高大直徑薄壁哈夫銅襯套的制造精度的工藝實踐具有較大意義。

　　一、襯套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
　　薄壁哈夫銅襯套所用材料為ZCuSn12，其基本結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

　　二、常規(guī)工藝分析
　　通常該類薄壁銅襯套的加工方案主要有以下2種方式：

　　1、通過在襯套的一端加長余量作為夾持部位，采用粗車、半精車和精車的方式，在消除加工應(yīng)力的同時，完成內(nèi)外圓的加工，Z后采用線切割加工技術(shù)達到設(shè)計要求。

　　2、結(jié)合上述方式，在半精車后，采用線切割剖開，哈夫面采用金屬錫焊接，精車時在總長外割車除應(yīng)力槽來達到消除工件因加工而產(chǎn)生的變形。

　　然而這兩種方案對精度要求較高的哈夫薄壁銅襯套而言，均難以保證圖樣設(shè)計要求。

　　主要原因有以下幾點：
　?、俟蛎嫘Ｕщy，對稱度難以保證，且轉(zhuǎn)動后安全性差。
　?、谌蛩淖A緊外圓，變形量大（因工件直徑大，爪腳接觸面顯得更小）。
　　③為控制裝夾變形，故卡爪夾緊力不能過大，否則難以消除切削加工時產(chǎn)生的振動，因此產(chǎn)品的幾何精度、表面粗糙度值Ra均難以達到圖樣要求。
　?、芫€切割和錫焊的方式均會在Z終直徑垂直方向造成0.1～0.2mm的間隙，給Z終產(chǎn)品的使用帶來質(zhì)量問題。

　　三、新工藝主要流程及措施
　　為確保產(chǎn)品質(zhì)量，研究出一種新的加工工藝方案，主要工藝流程如下：
　　毛坯制作→
　　粗車→
　　去應(yīng)力（定型）→
　　線切割→
　　精銑哈夫及定位基準→
　　拼裝（焊接工藝搭子）→
　　半精車（含半精銑其他工序）→
　　精車→
　　去除工藝搭子（加工焊接面）→
　　成品

　　主要工序措施如下：
　　1、毛坯制作
　　采用離心澆鑄的方法，減少澆鑄缺陷，保證毛坯質(zhì)量，并留適當?shù)募庸び嗔俊?/div>

　　2、去除應(yīng)力，熱定型處理
　　粗車內(nèi)外圓，留量2～3mm，進行熱定型處理，爐溫400℃保溫8h。

　　3、線切割將工件剖開并配對標記，精銑哈夫面，保證半圓頂面（要求成對加工，便于找正）尺寸一致性。再將工藝搭子在兩端面（4處）焊接（焊接時需保證哈夫面無間隙），合并配對加工（見圖2、圖3）。

　　4、加工精基準
　　根據(jù)圖2中哈夫半圓頂面尺寸的一致性，可利用數(shù)控立銑的特性，在大端面精加工四處裝夾基準（光出）和內(nèi)圓找正基準（光出）。該工序的實施確保了哈夫面與端面基準的垂直度在0.02mm之內(nèi)、哈夫?qū)ΨQ度在0.05mm之內(nèi)。

　　5、精加工，控制裝夾變形及加工中的熱變形
　　數(shù)控立式車床加工，夾緊方式為利用端面基準，夾工件大外圓，同時在工件端面用四塊外壓板均勻壓緊工件，找正加工內(nèi)孔至成品后，外壓板先不松開，而用另一塊內(nèi)壓板從內(nèi)孔中壓緊工件端面，這樣減少了工件裝夾誤差，使內(nèi)孔、外圓加工至成品后的內(nèi)外圓同軸度較好，約在0.02mm左右。同時采用半精車、精車加工的工藝流程消除加工中所產(chǎn)生的熱變形。

　　6、提高表面質(zhì)量的措施。選擇合適的切削用量，切削速度v＝100m/s左右，進給量f＝0.05～0.06mm/r。修磨刀具刃面，使刀具切削刃面在整個切削過程能產(chǎn)生微量修光作用，從而大幅度降低工件表面粗糙度值Ra。

　　四、工藝性特點和優(yōu)勢
　　該工藝方案具有以下優(yōu)點：
　　1、通過粗加工后熱處理的定型處理，能有效減少后續(xù)機加工產(chǎn)生的應(yīng)力。

　　2、安全性、穩(wěn)定性高。在立式車床加工時，工件是平放在工作臺上的，故加工的安全性、穩(wěn)定性大大提高。

　　3、裝夾易校正，精加工時，利用數(shù)控立銑的特點，能快速準確反映哈夫的對稱精度，確保精加工基準的準確性。便于數(shù)控立式車床加工找正。

　　4、裝夾方式改為設(shè)計專用夾具及壓板進行端面壓緊，分別進行粗車、半精車和精車等工序。

　　5、利用端面拼焊工藝搭子的方式，確保了哈夫的無縫工藝，產(chǎn)品的內(nèi)外圓精度、哈夫?qū)ΨQ度得到了保證，達到了設(shè)計要求。

　　五、注意事項和不足之處
　　通過實踐，在加工大直徑薄壁哈夫銅襯套時應(yīng)注意：
　　1、必須進行粗加工、半精加工和精加工，分多次裝夾，這樣基本能消除其本身的內(nèi)應(yīng)力及切削應(yīng)力，防止變形。

　　2、多次裝夾，所用的夾緊力必須適當。

　　3、粗加工、半精加工和精加工刀具的切削用量及刀具的幾何角度必須選擇正確。

　　4、拼焊前需確保哈夫的平面度，拼焊時檢驗縫隙，確保間隙要求。

來源：《金屬加工（冷加工）》2017年第09期