某卡环零件加工

摘 要：针对某卡环零件易变形、刚性差、质量不能保证的难题，通过设计合理的加工流程，安排热处理时效、以及改进工装和装夹方式等工艺措施，有效地解决了问题，提高了零件合格率。

关键词：卡环；变形；工装

前言

某卡h零件主要结构为薄壁半环形，上下一对儿配合使用。图1所示为上卡环、下卡环零件模型，外圆处直径φ170mm，最薄处壁厚仅为2mm，两侧为凸出的连接法兰，外圆为圆弧面，内腔为T型槽，结构较复杂。加工过程中采用上下组合加工的方法，在加工出主要尺寸要素后，再完成切断。加工选用φ210x35mm的管料，两端凸出法兰导致零件余量分布不均匀，内应力引起的变形导致外圆φ170 mm、法兰孔的距离181±0.2mm等尺寸保证困难。

1 主要加工要素和技术要求

零件的主要结构及尺寸如图1所示（上、下卡环未切开前）。

2 主要技术难点

2.1 零件刚性差变形大

上、下卡环结构为半圆环薄壁零件，外圆直径φ170mm，最薄处壁厚仅为2mm，双手握零件两侧稍微用力即可变形几个毫米。两侧凸出的连接法兰高出外圆近15mm，导致各处余量不均匀，内腔为T型槽，整体加工完成后再切开时变形较大。

2.2 定位装夹困难

零件外圆为弧面，且两侧有凸出的连接法兰高出外圆近15mm，导致装夹比较困难。还有零件为薄壁结构，装夹力的影响比较大，采取合适的装夹方式，尽量减小装夹变形是保证尺寸的关键。

3 工艺方案及措施

3.1 工艺设计

零件半圆环结构，加工刚性差，不易于装夹，采用组合加工加工出零件的外形和内腔尺寸，最后再用线切割切开的方法。由于余量去除较大，所以在工艺设计时按照粗加工、修正基准、精加工、时效去应力、再切开的思路安排工艺路线。

3.2 零件粗加工

工艺安排时先对材料进行调质，提高材料机械加工性能，然后粗车内孔外圆，35工序平面磨加工两端面保证平行度0.01mm。45工序以外圆定位，线切割切零件外形，保证同轴度φ0.3mm。在两端法兰分别加工1.8 mm“一”字槽两处，为后续精加工工序定角向提供基准。

3.3 零件精加工

3.3.1 零件内孔加工。55工序数控车精加工零件φ161.4 mm内孔和φ165.8 mm沟槽（图3）。数车装夹采用外圆粗定位然后找正内孔的方法。由于线切割粗加工外形后零件有变形，因此工装设计定位孔时外圆处均匀留0.2mm间隙，避免了装夹变形，压板采用四点压紧定位。加工过程中，采用分层切削的方法，先粗加工内孔和内槽，然后松开压板释放应力，再重新找正压紧进行精加工，使零件在粗加工阶段产生的应力能提前得到释放。

3.3.2 零件外形加工。60工序在立式加工中心上用成型铣刀精加工零件外圆弧面。本工序利用内孔定中心，线切割工序加工法兰“一”字槽定零件角向，盖板配合压紧零件。由于零件内孔与工装定位凸台以及定位销与法兰“一”字槽存在间隙，导致零件壁厚不能很好保证。因此工装设计采用过定位的方案，即在两端法兰 “一”字槽各插入一个定位销，较好地解决了壁厚不均匀的问题。

70工序在卧式加工中心上加工法兰上的连接孔。定位方法同60工序，60工序内容也可合并入本工序加工。

80工序线切割，两端孔定位，拉平零件，沿“一”字槽方向从两侧对零件完成切断。由于孔底的壁厚公差较严，零件被切开时可能变形导致该尺寸无法保证，因此线切割装夹时共设计4个压板，每个法兰上面一个，控制零件在机床上无法变形。

4 应用效果

通过两个批次的验证，零件合格率98%以上，很好地解决了零件因变形、薄壁、加工刚性差等而导致的变形问题。

5 结论

通过设计合理的加工流程，安排热处理时效、设计改进工装和装夹方式等工艺措施有效的解决了异形薄壁件的加工变形和刚性差等难题。同时该工艺也为其他类似零件的工艺设计和加工提供了参考，有一定的借鉴意义。