薄壁半圓件加工變形與對(duì)策

薄壁半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的零件屬斷續(xù)加工陋气，由于零件的剛性差劲吐，容易變形督羊，加工較為困難走木。為解決零件的變形問題蛛惜，必須在工藝上采取一些措施。

圖1 薄壁半圓件

一荡减、薄壁半圓件加工中遇到的問題

圖1所示為薄壁半圓件的零件赞钧。壁厚∶直徑＝1∶26，零件材料為45鋼搂素，調(diào)質(zhì)處理凌蝎，精度要求較高匕伶。若單件加工，則比較困難舰缠。因?yàn)樗皇且粋€(gè)整圓件括樟，在車床上是斷續(xù)切削，定位夾緊也很困難蚣凰，需要復(fù)雜的夾具手浙。而采用兩件一起車削，即加工一個(gè)整圓坦辟，然后再分開的方法沧奴，可以解決斷續(xù)車削及裝夾的問題。根據(jù)這一方案长窄，制定的工藝路線為：粗車整圓→熱處理(調(diào)質(zhì))→半精車整圓→銑(切開)→磨(剖分面)滔吠。按照這種路線加工零件時(shí)發(fā)現(xiàn)，合格的整圓零件剖開分成兩個(gè)薄壁半圓件后挠日，在零件的兩端口部向內(nèi)縮疮绷，縮小量達(dá)0.5～1mm，如圖2所示嚣潜。因而在裝配時(shí)冬骚，零件必須經(jīng)過修銼，但修銼后的零件不符合圖樣要求懂算。究其原因只冻，是零件變形所致。

二计技、變形原因分析

產(chǎn)生這種誤差的原因主要是零件的內(nèi)應(yīng)力所致喜德。而內(nèi)應(yīng)力是熱處理和車削造成的。在熱處理中综非，零件經(jīng)加熱沪择，升溫至780℃左右，再經(jīng)快速冷卻(水冷)和 550～600℃高溫回火琴偿，完成對(duì)零件的調(diào)質(zhì)羞烘。由此可見，在調(diào)質(zhì)過程中划葫，熱→冷→熱→冷蝉陕，零件受熱膨脹，遇冷收縮扶眼。若零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則拂极、厚薄不一，則受到的冷熱程度署隔、熱脹冷縮的程度及受熱和冷卻速度不一妒穷。壁薄處熱脹快，冷縮也快贿妹；壁厚處熱脹慢橡舟，冷縮也慢。這種速度差芯急，就會(huì)在零件的厚處與薄處的過渡區(qū)域內(nèi)形成相互作用的內(nèi)應(yīng)力勺届。內(nèi)應(yīng)力在整圓零件內(nèi)部是相互平衡的。當(dāng)零件被切開以后娶耍，內(nèi)應(yīng)力就要尋求新的平衡免姿。這樣，零件就會(huì)發(fā)生變形榕酒，而變形的大小胚膊，與其剛度有關(guān)。剛度大則變形小想鹰。對(duì)于薄壁件變形就比較大紊婉。該零件由于其中間有一段厚壁，在熱處理冷卻后辑舷，中間部分冷卻速度慢喻犁，在其兩端壁薄處，溫度已降低了何缓，而中間部分還在冷卻收縮肢础，則在兩端壁薄處產(chǎn)生壓應(yīng)力，如圖3所示黑声。

圖2 剖開件端口向內(nèi)收縮

圖3 薄壁筒受力狀態(tài)

圖4 兩半圓環(huán)的焊接

精車和銑削也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力埂体，是切削熱引起的，相對(duì)來說較小失能，對(duì)零件變形影響不大屿帕。至于夾緊力，也會(huì)產(chǎn)生變形姓纲，但主要是圓度精度受影響盗晓，對(duì)零件開口影響不大。所以愕啰，當(dāng)零件被銑開后津霜，其壓應(yīng)力就在尋求新的平衡時(shí)，使零件開口處產(chǎn)生縮口現(xiàn)象温盅。產(chǎn)生這種縮口變形誤差的主要原因就是熱處理產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力曹撩。

三、解決問題的辦法

要想解決這個(gè)問題改耽，就要從消除內(nèi)應(yīng)力著手牡鸥。一種辦法是將工件在熱處理后進(jìn)行時(shí)效處理叁巨。另一種辦法是先切開，再熱處理呐籽，然后將兩件點(diǎn)焊在一起加工锋勺。這兩種辦法，前一種工藝路線不變狡蝶，只是加一道時(shí)效工序庶橱，由于時(shí)效處理內(nèi)應(yīng)力不可能完全被消除，故只能減少變形贪惹，但不能完全消除變形苏章。后一種工藝路線要進(jìn)行比較大的改變。但這種方法能更有效地消除變形誤差∽嗨玻現(xiàn)詳述后一種辦法枫绅。工藝路線改為：整圓粗車(留有較多的余量)→銑(分開)→熱處理→點(diǎn)焊(合并)→半精車→鉗 (分開)→磨。這種改動(dòng)關(guān)鍵在于先切開硼端，再熱處理撑瞧。這樣熱處理時(shí)，工件可以充分變形显蝌。這是由于其形狀是個(gè)半圓预伺，而不是整圓，在這時(shí)內(nèi)應(yīng)力因零件已變形而會(huì)減少很多惨浩。而且早斯，在后續(xù)加工時(shí)，只是將其余量去除赫窄，本身結(jié)構(gòu)不作大的變動(dòng)(不像原來整圓切開)阶桦，故其內(nèi)應(yīng)力的平衡也不會(huì)被打破，不會(huì)再因內(nèi)應(yīng)力而引起變形臭脯。熱處理后铜朗，再將兩件在自由狀態(tài)下點(diǎn)焊在一起(合成一個(gè)圓)，如圖4所示谒娩。在點(diǎn)焊后嗅桑，焊接點(diǎn)處會(huì)有焊接應(yīng)力。由于焊后都是收縮嵌障，故在焊點(diǎn)處存在有拉應(yīng)力放余。而零件的兩端薄壁部分還會(huì)存在一定的壓應(yīng)力，兩者可以抵消一些畦盏，從而使焊接應(yīng)力對(duì)零件不會(huì)有什么影響征炼。焊好的零件經(jīng)車削加工后，焊接處僅剩很少一點(diǎn)焊縫躬贡，零件用手一掰谆奥，即可分開眼坏，再將剖分面磨光，便可得到完全合格(開口處基本無變形)的零件酸些。如果要更精細(xì)些宰译，則可在點(diǎn)焊后再加一道時(shí)效工序，效果會(huì)更好擂仍。即：粗車整圓→銑→熱處理→點(diǎn)焊→時(shí)效→半精車→鉗→磨囤屹。

綜上所述熬甚，對(duì)于該零件逢渔，在工藝上主要采用了兩件合一和先分開后熱處理的辦法，解決了加工問題和變形問題乡括。因此肃廓，解決薄壁件、半圓件的加工問題诲泌，需根據(jù)不同情況加以分析官澳，都會(huì)找到一條合適的工藝路線的。當(dāng)然予裳，本文所介紹的工藝路線比較復(fù)雜一些澈渠，如果零件要求不高，就不妨采用時(shí)效工序芙继，可以經(jīng)濟(jì)一些坞鲁。

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車床加工熱處理

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