盘形薄壁零件的加工
薄壁零件已日益广泛地应用在各产业部分的产品上，由于它具有重量轻、节材省料、节约能源、结构紧凑等特点。但薄壁零件在加工切削中是比较棘手的题目，因薄壁零件的刚性差，加工轻易变形，使零件的形位误差增大，很难保证零件的加工质量。
图1
如图1所示的盘形薄壁零件，是我公司为上汽kv6型发动机开发配套的转子式机油泵泵体，其材料是yl112铝合金压铸件，也是公司车削加工难度较大的零件之一。由于产量大，质量要求高，故我们对零件加工的工艺方案进行了认真的研究，分别对工件的装夹、刀具角度和切削用量的选择，以及程序的编制等方面进行了试验，有效地解决了该零件加工过程中出现的变形和振纹，保证了加工精度和质量，同时为加工此类薄壁零件提供了有效的经验和鉴戒的实例。
1.零件结构及工艺性分析
该盘形零件由不规则三角形构成，周边大面积的厚度只有5mm,中间zui薄的部位仅有2.5mm,多处还有不规则的沟槽，其zui大旋转直径达335mm.这样一种结构复杂，壁薄不均，而且面积大的特殊零件，其加工难度主要有以下两点：
（1）因零件面大壁薄刚性不足，压紧点和支承点相对较远，在切削受力时，轻易产生塑性变形。
（2）在切削时，由于机床的自激振动，断续切削引起无规律的切削振动，再加上夹具和外部其他的机械振动，以及因刀具角度选择不当等因素，使得被切削表面产生振纹，严重影响零件表面的加工质量。
2.加工工艺
该零件加工工艺路线：压铸毛坯→表面喷砂→钻螺钉孔→粗、精车结合面和转子孔→粗、精车背面与圆台平面孔→铣密封槽→检测验收等，上述主要工序在数控车床和加工中心上完成。
在实施上述加工步骤时，应控制工步的公道安排，有效地控制工件在切削时出现的变形，以保证转子孔的深度尺寸。应采用先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行的原则进行，即先粗车结合面，再粗车转子孔，然后精车转子孔，zui后精车结合面，采用这种交叉加工方法，就可以减少热应力变形的产生。
3.夹具结构和设计要点
（1）夹具结构图2为关键工序车夹具结构的示意图。夹具主要由夹具体3、浮动支承柱4、弹簧5和8、锁紧螺钉6和10、浮动支承钉7、中心浮动支承9、顶压支承柱12、倒锥内六角头螺钉13、圆柱定位销2和削边销1等组成。
1.削边销2.圆柱定位销3.夹具体4.浮动支承柱
5、8.弹簧6、10.锁紧螺钉7.浮动支承钉9.中心浮动支承
11.工件12.顶压支承柱13.倒锥内六角头螺钉
图2
（2）设计要点因零件生产批量大，在数控车床上设置了工装，夹具体3上设有圆柱定位销2和削边销1.当工件11安装在圆柱定位销2上时，其背面则靠实在三个顶压支承柱12的端面上，随即将倒锥内六角头螺钉13穿过工件11上面已经压铸好的锥孔内，将工件11装夹在顶压支承柱12上。但螺钉头端面必须低于工件11的加工平面，这是由于工件11的定位面短，采用这种顶压支柱的装夹形式，才会获得好的效果。为了防止加工时产生振动，在顶压支承柱12的三角弦线中部设有浮动支承钉7与工件11接触，然后将锁紧螺钉6拧紧，同时还应检查中心浮动支承9与工件11接触情况，并拧紧锁紧螺钉10,完成工件11的装夹，才能进进加工程序。
4.刀具和切削条件的选择
（1）选用适合工件特性的刀具为了满足铝合金加工特性，粗车采用yd101硬质合金刀具，精车时采用聚晶金刚石刀具。其刀具角度是前角5°~20°，后角4°~12°，主偏角30°~90°，粗车刀具取小值，精车刀具取大值，以发挥粗精加工刀具的切削功能，保证加工质量的稳定性。
（2）切削用量的选择切削力的大小与切削用量密切相关，在试验中发现：和进给量同时增大后，由于切削力增大而工件变形也增大；减小背吃刀量增大进给量时，其切削力反而有所下降，但零件加工表面的切削残留面积增大，表面粗糙度值增大。所以，在加工该铝合金泵体时，精加工采用的背吃刀量ap=0.08~0.15mm,进给量f=0.1~0.15mm/r,切削速度vc=60~120m/min.
（3）切削液选用调配根据该工件材质以及刀具等因素综合考虑，选用乳化液，采用浓度较高的配比。
现场调配时，用手指蘸上己调配的切削液，双指接触离开时能产生拉丝现象即可。这样调配的切削液渗透力强，使刀具与工件间形成一层润滑膜，减轻切屑与刀具的摩擦和粘结程度，进步了零件表面加工质量。
5.程编技巧
在零件加工时，应公道利用数控车床的特殊功能来进步零件的加工精度。为了使零件端面加工获得一致的表面粗糙度，利用数控车床的恒线速功能g96指令，通过计算刀具间隔工件中心的位置来改变主轴转速，使工件瞬间位置与切削刃保持恒定线速度的关系，以求达到整个加工表面的高质量水平。假如在零件端面车削过程中出现变形现象，在把握规律后还可以利用数控车床的两轴联动功能来进行削锥补偿，达到零件表面的平面度要求。
6.结语
盘形薄壁零件加工的刀具配备和切削要素以及切削液的选择，是保证产品加工质量的重要基础。只要在施工前充分了解工件材料的特性，零件装夹的工艺特性，制定公道的工艺步骤和操纵方法，并找出工艺系统中因切削影响工件变形，产生波纹等质量题目的因素，并调整修正切削参数，同时利用数控车床的特殊功能，就一定能够使零件加工表面达到高质量水平。机床夹具配置的好坏对零件加工质量起到举足轻重的作用，该夹具根据零件的特殊外形，将定位、支承、压紧和浮动减振等构件设计成柱式结构，其刚度能*产品加工的质量要求，而且加工效率比较高。
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图1
如图1所示的盘形薄壁零件，是我公司为上汽kv6型发动机开发配套的转子式机油泵泵体，其材料是yl112铝合金压铸件，也是公司车削加工难度较大的零件之一。由于产量大，质量要求高，故我们对零件加工的工艺方案进行了认真的研究，分别对工件的装夹、刀具角度和切削用量的选择，以及程序的编制等方面进行了试验，有效地解决了该零件加工过程中出现的变形和振纹，保证了加工精度和质量，同时为加工此类薄壁零件提供了有效的经验和鉴戒的实例。
1.零件结构及工艺性分析
该盘形零件由不规则三角形构成，周边大面积的厚度只有5mm,中间zui薄的部位仅有2.5mm,多处还有不规则的沟槽，其zui大旋转直径达335mm.这样一种结构复杂，壁薄不均，而且面积大的特殊零件，其加工难度主要有以下两点：
（1）因零件面大壁薄刚性不足，压紧点和支承点相对较远，在切削受力时，轻易产生塑性变形。
（2）在切削时，由于机床的自激振动，断续切削引起无规律的切削振动，再加上夹具和外部其他的机械振动，以及因刀具角度选择不当等因素，使得被切削表面产生振纹，严重影响零件表面的加工质量。
2.加工工艺
该零件加工工艺路线：压铸毛坯→表面喷砂→钻螺钉孔→粗、精车结合面和转子孔→粗、精车背面与圆台平面孔→铣密封槽→检测验收等，上述主要工序在数控车床和加工中心上完成。
在实施上述加工步骤时，应控制工步的公道安排，有效地控制工件在切削时出现的变形，以保证转子孔的深度尺寸。应采用先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行的原则进行，即先粗车结合面，再粗车转子孔，然后精车转子孔，zui后精车结合面，采用这种交叉加工方法，就可以减少热应力变形的产生。
3.夹具结构和设计要点
（1）夹具结构图2为关键工序车夹具结构的示意图。夹具主要由夹具体3、浮动支承柱4、弹簧5和8、锁紧螺钉6和10、浮动支承钉7、中心浮动支承9、顶压支承柱12、倒锥内六角头螺钉13、圆柱定位销2和削边销1等组成。
1.削边销2.圆柱定位销3.夹具体4.浮动支承柱
5、8.弹簧6、10.锁紧螺钉7.浮动支承钉9.中心浮动支承
11.工件12.顶压支承柱13.倒锥内六角头螺钉
图2
（2）设计要点因零件生产批量大，在数控车床上设置了工装，夹具体3上设有圆柱定位销2和削边销1.当工件11安装在圆柱定位销2上时，其背面则靠实在三个顶压支承柱12的端面上，随即将倒锥内六角头螺钉13穿过工件11上面已经压铸好的锥孔内，将工件11装夹在顶压支承柱12上。但螺钉头端面必须低于工件11的加工平面，这是由于工件11的定位面短，采用这种顶压支柱的装夹形式，才会获得好的效果。为了防止加工时产生振动，在顶压支承柱12的三角弦线中部设有浮动支承钉7与工件11接触，然后将锁紧螺钉6拧紧，同时还应检查中心浮动支承9与工件11接触情况，并拧紧锁紧螺钉10,完成工件11的装夹，才能进进加工程序。
4.刀具和切削条件的选择
（1）选用适合工件特性的刀具为了满足铝合金加工特性，粗车采用yd101硬质合金刀具，精车时采用聚晶金刚石刀具。其刀具角度是前角5°~20°，后角4°~12°，主偏角30°~90°，粗车刀具取小值，精车刀具取大值，以发挥粗精加工刀具的切削功能，保证加工质量的稳定性。
（2）切削用量的选择切削力的大小与切削用量密切相关，在试验中发现：和进给量同时增大后，由于切削力增大而工件变形也增大；减小背吃刀量增大进给量时，其切削力反而有所下降，但零件加工表面的切削残留面积增大，表面粗糙度值增大。所以，在加工该铝合金泵体时，精加工采用的背吃刀量ap=0.08~0.15mm,进给量f=0.1~0.15mm/r,切削速度vc=60~120m/min.
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6.结语
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