一种环形薄壁件的加工工艺及其工装的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及五金零件的机加工技术领域，特别是涉及一种环形薄壁件的加工工艺及其工装。
【背景技术】
[0002]现有技术中，具有镂空、薄壁的环形金属件的机加工过程是世界公认的难题，在加工此类工件时，工件容易变形，变形因素有产品的装夹变形、材料变形或机加工变形，这些因素是摆在工艺工程师面前的难点，即要考虑加工的成本、效率也要考虑到因产因变形带来的加工精度问题，因此，需要综合地分析整个零件的加工工艺过程，显然已成为一个复杂的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题是提供一种环形薄壁件的加工工艺及其工装，能够节约人工成本，安全性较高，使用效率较高且简单易操作。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种环形薄壁件的加工工艺，包括如下加工工序；
工序1，入库检验:工件毛坯热处理检验合格后入库待加工；
工序2，上车床，工件毛坯半精加工，先夹持工件毛坯的外圆，半精加工内孔和端面；然后车床的软爪、顶板夹持工件的外圆，半精加工工件的工艺外圆尺寸和端面，工件长度尺寸到位；
工序3，上车床，工件半成品内孔半精加工，工件的外圆和端面定位，端面装夹，半精加工内孔，预留0.3mm加工余量；
工序4，工件表面应力自然时效，可进炉6小时低温时效；
工序5，上车床，工件半成品内孔精加工，工件的外圆、端面定位，端面装夹，精加工内孔；
工序6，上车床，工件半成品外圆半精加工，工件的内孔、端面定位，内孔装夹，半精加工外圆，预留0.3mm加工余量；
工序7，工件表面应力自然时效，可进炉6小时低温时效；
工序8，上车床，工件半成品外圆精加工，工件内孔、端面定位，内孔装夹，精加工外圆；工序9，上卧式加工中心机床，工件半成品开槽、钻孔精加工，工件内孔、端面定位，内孔装夹，精加工镂空槽和孔；
工序10，钳工加工工件的锐边倒钝；
工序11，检验工件是否合格；
工序12，根据产品结构需求，对工件进行线切割开槽；
工序13，检验工件是否合格及工件外观检查。
[0005]根据上述工序，本发明还提供了针对加工工序，设计多个工装结构，一次工装能够适用于多次加工，对工件的内孔进行半精加工和精加工时，采用了工件外圆定心，端面夹紧的装夹方式，其工装结构的装夹结构包括一套筒和一锁紧螺母，套筒一端为阶梯孔，一端为通孔，工件内置在套筒中，工件其一端延伸出通孔外，由锁紧螺母锁紧工件。
[0006]对工件外圆和镂空槽的半精加工和精加工时，采用了工件内孔自定位、胀圈夹紧的装夹方式，其工装结构的装夹结构包括轴套、胀紧圈和锁紧螺母，轴套的一端内孔安装一顶板，顶板中部设置一顶尖对轴套进行轴向进行固定，所示胀紧圈分别安装在轴套的两端，锁紧螺母对胀紧圈进行锁紧，工件固定在两个胀紧圈之间。
[0007]本发明的有益效果是:本发明能够保质、保量满足薄壁件批量生产，从而降低了生产成本，提高劳动生产率；追加多次时效处理，能够大大降低材料应力和机加工表面应力，减小工件的变形，保证产品质量；设计工装满足加工要求，装夹变形量小，定心性好，使用安全，操作简单，降低劳动强度。
【附图说明】
[0008]图1是本发明镂空、环形薄壁工件结构示意图；
图2是本发明工件毛还外圆半精加工不意图；
图3是本发明工件半成品内孔半精加工和精加工工装结构示意图；
图4是本发明工件半成品外圆和镂空槽半精加工和精加工工装结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0010]本发明实施例如图1所示的镂空、环形薄壁工件，壁厚为1.97mm ;4140、30HRC左右的材料适合生产该类型薄壁件，为材料选型提供指导。
[0011]其加工工序如下:
工序1，入库检验:工件毛坯热处理检验合格后入库待加工；
工序2，上车床，工件毛坯半精加工，先夹持工件毛坯的外圆，半精加工内孔和端面；然后车床的软爪、顶板夹持工件的外圆，半精加工工件的工艺外圆尺寸和端面，工件长度尺寸到位，如图2所示；
工序3，上车床，工件半成品内孔半精加工，工件的外圆和端面定位，端面装夹，半精加工内孔，预留0.3mm加工余量，如图3所示；
工序4，工件表面应力自然时效，可进炉6小时低温时效；
工序5，上车床，工件半成品内孔精加工，工件的外圆、端面定位，端面装夹，精加工内孔，如图3所示；
工序6，上车床，工件半成品外圆半精加工，工件的内孔、端面定位，装夹工件，内孔装夹，半精加工外圆，预留0.3mm加工余量，如图4所示；
工序7，工件表面应力自然时效，可进炉6小时低温时效；
工序8，上车床，工件半成品外圆精加工，工件内孔、端面定位，内孔装夹，精加工外圆；工序9，上卧式加工中心机床，工件半成品开槽、钻孔精加工，工件内孔、端面定位，内孔装夹，精加工镂空槽和孔；如图4所示； 工序10，钳工加工工件的锐边倒钝；
工序11，检验工件是否合格；
工序12，根据产品结构需求，对工件进行线切割开槽；
工序13，检验工件是否合格及工件外观检查。
[0012]在工艺流程上，采用了全新的思路，在产品半精车和精车前，增加应力时效工序，结合多次半精车和精车，逐步降低材料应力和机加工表面应力对产品尺寸精度的影响；设定合适的走刀路径和切削参数、选用合适的刀片，以降低车削力和机加工表面应力，以减少切削对产品尺寸精度的影响。
[0013]进一步说，此类镂空、薄壁件，尺寸和形位公差精度很高，且轴向开口，形状很复杂。从预防产品的装夹变形、材料变形和机加工变形和保证产品的形位公差等因素中综合考虑，在工艺流程上，采用了全新的思路，在产品半精车和精车前，增加应力时效工序，结合多次半精车和精车，逐步降低材料应力和机加工表面应力对产品尺寸精度的影响。为缩短半精加工前的时效处理时间，使用电阻式热处理炉，300-400度，时效6h，可大大提高了时效速度。
[0014]在工序2中，请参阅图2所示，车床的软爪I夹持工件的一端外圆，工件2的另一端由顶板3进行压紧固定。
[0015]在工序3和工序5中，请参阅图3所示，工件2内置在套筒4中，套筒4 一端为阶梯孔40，一端为通孔41，工件2其一端延伸出通孔41外，由锁紧螺母50锁紧工件2。在粗精车内孔时，使用工件外圆定位，端面装夹的方式，工件装夹定位精度高，应力应变逐步释放。端面装夹工装拆卸工件后，工件内孔椭圆度较大，通过增加垫圈，分散螺栓压应力，椭圆度大大降低。
[0016]在工序6、工序8和工序9中，请参阅图4所示，工件2固定在两个胀紧圈6之间，锁紧螺母51对胀紧圈6进行锁紧，轴套7的一端内孔安装一顶板8，顶板8中部设置一顶尖9，其顶尖9对轴套7进行轴向固定。在粗精车外圆时，使用胀圈两头内孔装夹定位的方式粗精车外圆、精铣镂空槽，产品定位精度高，装夹牢靠。在加工过程中，当工装胀紧圈胀紧后，外圆存在椭圆，通过外束钢圈，车削修复，效果良好。
[0017]工装夹具的设计采用了创新的思路，使用外圆定位，端面装夹的方式，粗精车内孔，产品装夹定位精度高，应力应变逐步释放。使用胀圈两头内孔装夹定位的方式粗精车外圆、精铣镂空槽，产品定位精度高，装夹牢靠。
[0018]本发明与现有技术相比:其工艺流程设计考虑到量产和质量保证，工序设定紧凑；工装设计考虑到吊装、扭矩把手、对刀、压紧等细节，工人操作方便；工装设计采用端面、内孔装夹，外圆、内孔定位，定位精度高，装夹可靠；工装可多道工序使用，完成多项车削，减少工装制作数量和机加工工序，提高了加工效率。
[0019]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种环形薄壁件的加工工艺，其特征在于，包括如下加工工序: 工序1，入库检验:工件毛坯热处理检验合格后入库待加工； 工序2，上车床，工件毛坯半精加工，先夹持工件毛坯的外圆，半精加工内孔和端面；然后车床的软爪、顶板夹持工件的外圆，半精加工工件的工艺外圆尺寸和端面，工件长度尺寸到位； 工序3，上车床，工件半成品内孔半精加工，工件的外圆和端面定位，端面装夹，半精加工内孔，预留0.3mm加工余量； 工序4，工件表面应力自然时效，可进炉6小时低温时效； 工序5，上车床，工件半成品内孔精加工，工件的外圆、端面定位，端面装夹，精加工内孔； 工序6，上车床，工件半成品外圆半精加工，工件的内孔、端面定位，内孔装夹，半精加工外圆，预留0.3mm加工余量； 工序7，工件表面应力自然时效，可进炉6小时低温时效； 工序8，上车床，工件半成品外圆精加工，工件内孔、端面定位，内孔装夹，精加工外圆；工序9，上卧式加工中心机床，工件半成品开槽、钻孔精加工，工件内孔、端面定位，内孔装夹，精加工镂空槽和孔； 工序10，钳工加工工件的锐边倒钝； 工序11，检验工件是否合格； 工序12，根据产品结构需求，对工件进行线切割开槽； 工序13，检验工件是否合格及工件外观检查。2.—种环形薄壁件的加工工艺的工装，其特征在于:对工件的内孔进行半精加工和精加工时，采用了工件外圆定心，端面夹紧的装夹方式，其装夹结构包括一套筒和一锁紧螺母，套筒一端为阶梯孔，一端为通孔，工件内置在套筒中，工件其一端延伸出通孔外，由锁紧螺母锁紧工件。3.—种环形薄壁件的加工工艺的工装，其特征在于:对工件外圆和镂空槽的半精加工和精加工时，采用了工件内孔自定位、胀圈夹紧的装夹方式，其装夹结构包括轴套、胀紧圈和锁紧螺母，轴套的一端内孔安装一顶板，顶板中部设置一顶尖对轴套进行轴向进行固定，所示胀紧圈分别安装在轴套的两端，锁紧螺母对胀紧圈进行锁紧，工件固定在两个胀紧圈之间。
【专利摘要】本发明公开了一种环形薄壁件的加工工艺及其工装，采用多次半精车和精车，结合应力时效，逐步降低材料应力和机加工表面应力对产品尺寸精度的影响；工装夹具的设计采用了创新的思路，使用外圆定位，端面装夹的方式，粗精车内孔，产品装夹定位精度高，应力应变逐步释放，使用胀圈两头内孔装夹定位的方式粗精车外圆、精铣镂空槽，产品定位精度高，装夹牢靠。本发明降低了工人的劳动强度和生产成本，提高劳动生产率，使用安全，提高了产品质量。
【IPC分类】B23Q3/00, B23B11/00
【公开号】CN105710392
【申请号】CN201410725906
【发明人】姚艺, 刘建同, 邹利明
【申请人】苏州道森阀门有限公司