針對(duì)加長薄壁鋁合金兩瓣瓦批量加工過程中出現(xiàn)的變形量大的產(chǎn)品質(zhì)量問題進(jìn)行工藝改進(jìn)，改變固有加工模式，采用先剖開后車削的方案，使兩瓣瓦在半剖開的狀態(tài)下加工，變形量控制在0.05～0.15mm，滿足使用要求。、
1 序言
圖1所示兩瓣瓦材料為2A12-T4鋁合金，結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，尺寸精度及幾何公差要求都非常嚴(yán)，全長
mm，外徑
mm，內(nèi)徑
mm，最薄處單邊厚2mm，要求內(nèi)徑與外徑同軸度為φ0.15mm。未切開前是典型的加長薄壁鋁合金筒狀工件，切開后形成兩瓣瓦成品，工作時(shí)成對(duì)使用，要求一對(duì)工件對(duì)扣在一起能滿足圖樣要求，且工件之間的縫隙寬度＜0.5mm，給加工提出了很大的難題。
圖1 兩瓣瓦
2 原加工工藝存在的問題
現(xiàn)有工藝路線是先將工件內(nèi)外徑車削至成品尺寸后再切開，車削過程中為了消除工件的內(nèi)應(yīng)力，將切削余量分兩次去除，且增加了兩次人工時(shí)效。兩瓣瓦原加工工藝流程：下料→粗車外徑→平左端面、粗車左內(nèi)徑→平右端面、粗車右內(nèi)徑→固溶時(shí)效→粗車外徑→平右端面、半粗車右內(nèi)徑→平左端面、定全長、半精車左內(nèi)徑→人工時(shí)效→半精車外徑→精車內(nèi)膛→精車外形→人工時(shí)效→銑削剖開（線切割/水切割）→鉗工校正→檢驗(yàn)。
此加工方法在切開之前，基本保證了工件尺寸，由于工件壁厚太薄，在剖開成形后，兩瓣瓦因狀態(tài)改變，內(nèi)應(yīng)力釋放，所以產(chǎn)生了嚴(yán)重的脹口變形，銑削切開變形量為2～3mm，且工件對(duì)扣后無法滿足圖樣要求。分析認(rèn)為是切開時(shí)裝夾和機(jī)械加工應(yīng)力聯(lián)合作用導(dǎo)致工件變形。采用裝夾力和切削力比較小的水切割和線切割進(jìn)行試驗(yàn)，水切割切開變形量為1.2～1.7mm，線切割切開變形量為0.7～1.1mm，均未達(dá)到圖樣要求。
3 改進(jìn)后的加工工藝
為了解決工件變形大、縫隙大的問題，改變固有的思維模式，改進(jìn)工藝方法，創(chuàng)造性地采用先切開、后車削的方案，其好處在于工件在成形之前切開，應(yīng)力已經(jīng)釋放，尺寸公差和幾何公差均不受形態(tài)變化的影響，從而使工件在對(duì)扣狀態(tài)下既能保證滿足圖樣要求，兩瓣瓦的縫隙寬度又能控制在0～0.2mm，滿足使用要求。
改進(jìn)后的兩瓣瓦加工工藝流程：下料→粗車全長→對(duì)稱剖開→車定位錐面→精車外形→精車內(nèi)徑→去毛刺→檢驗(yàn)。詳細(xì)的工藝方案內(nèi)容如下。
（1）下料 工件毛坯原材料為GB/T 4437.1—2000鋁及鋁合金熱擠壓管中的φ130mm×12.5mm的2A12-T4管，采用帶鋸機(jī)下料，單件長度815mm。
（2）粗車全長 將已下好料的管兩端見光，控制全長尺寸＞810mm。
（3）對(duì)稱剖開 采用臥式銑床加工，將工件用壓板固定在V形鐵上，打表找正工件，用2mm厚片銑刀將工件對(duì)稱剖開，并用銼刀對(duì)銑削平面進(jìn)行修整，保證銑削平面平整光滑無毛刺。圖2為銑削剖開的兩瓣瓦。
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圖2 銑削剖開的兩瓣瓦
（4）車定位錐面 設(shè)計(jì)定位錐面作為工藝臺(tái)階。采用車定位錐面專用夾套裝夾兩瓣瓦，該夾套采用35CrMnSiA材料，淬火硬度40～45HRC，保證了夾套的強(qiáng)度。夾套上每90°均布4個(gè)M14螺紋孔，螺釘端面需平整光滑，保證定位夾緊準(zhǔn)確[1]。使用時(shí)將兩個(gè)夾套分別固定在對(duì)稱剖開鋁筒毛坯的上下兩端，其中兩個(gè)對(duì)稱螺釘對(duì)正兩瓣瓦縫隙處，先輕輕預(yù)緊這兩個(gè)螺釘，使對(duì)稱剖開處平整，防止兩瓣瓦錯(cuò)位。然后壓緊兩瓣瓦圓弧頂點(diǎn)處的兩個(gè)螺釘，使兩瓣瓦對(duì)稱壓合，保證工件銑削平面均勻接觸無縫隙，將固定好的兩瓣瓦采用雙頂?shù)姆绞窖b夾在車床上，車外圓基準(zhǔn)面（見圖3）。以外圓基準(zhǔn)面為定位基準(zhǔn)，車削兩端面及內(nèi)徑定位止口（見圖4），控制全長810mm。采用兩頂方式裝夾工件，車削兩端錐角為20°的5m深的定位錐面（見圖5）。在車削過程中需采用與之配合的定位套檢驗(yàn)錐度，并控制定位套與端面間隙在0.15mm之內(nèi)，保證在壓緊的情況下定位牢固準(zhǔn)確，控制工件全長800mm。車削定位錐面及全長尺寸如圖6所示。
圖3 車外圓基準(zhǔn)面
圖4 車內(nèi)徑定位止口
圖5 車定位錐面
圖6 車削定位錐面及全長尺寸
（5）精車外形 采用車外徑專用夾具裝夾兩瓣瓦（見圖7），在夾套不拆卸的情況下，將左、右定位套裝入工件內(nèi)徑兩端，與定位止口相配合，保證配合間隙在0.05～0.1mm。將左定位壓蓋與工件先后套在中心軸上，左定位壓蓋與定位錐面相配合；將右定位壓蓋安裝在工件右端，與定位錐面相配合，預(yù)緊壓緊螺母，卸掉夾套。用頂尖定緊心軸，旋緊壓緊螺母，保證工件裝夾穩(wěn)固。車削工件外徑（見圖8），加工至成品尺寸。外徑加工好的半成品如圖9所示。
圖7 采用車外徑專用夾具裝夾兩瓣瓦
1—中心軸 2—左定位壓蓋 3—左定位套 4—工件 5—右定位套 6—右定位壓蓋 7—壓緊螺母
圖8 車削工件外徑
圖9 外徑加工好的半成品
（6）精車內(nèi)徑 采用圖10所示車內(nèi)孔專用夾具裝夾兩瓣瓦，該專用夾具由夾具本體及壓蓋組成，采用兩端螺紋旋緊的方式裝夾工件[2]，夾具本體內(nèi)外徑通過磨削加工，內(nèi)外徑同軸度＜0.015mm。將工件裝入專用夾具內(nèi)，工件外徑與夾具內(nèi)徑采用間隙配合，間隙為0.05～0.1mm，采用壓蓋壓實(shí)工件端面，車削過程分多刀去除內(nèi)孔加工余量，在最后一刀精加工時(shí)，適當(dāng)調(diào)小壓蓋壓緊力，減小夾緊力過大帶來的變形[3]，車削內(nèi)孔至成品尺寸（見圖11），并去除定位錐面。
圖10 車內(nèi)孔專用夾具
1—左端壓蓋 2—夾具本體 3—工件 4—右端壓蓋 5—中心架
圖11 車削內(nèi)孔至成品尺寸
（7）去毛刺 卸下工件，對(duì)工件進(jìn)行同組標(biāo)記，方便成對(duì)使用，對(duì)稱剖開處銳角倒鈍、去毛刺。
（8）檢驗(yàn) 成品檢驗(yàn)。加工完的兩瓣瓦成品如圖12所示。
圖12 加工完的兩瓣瓦成品
4 結(jié)束語
針對(duì)加長薄壁鋁合金兩瓣瓦進(jìn)行的工藝創(chuàng)新，不僅節(jié)省了3道時(shí)效工序，節(jié)約了加工成本，而且創(chuàng)造性地改變固有加工模式，采用先剖開后車削的加工方式，提高工件加工質(zhì)量，使工件的變形量控制在0.05～0.15mm，縫隙寬度控制在0～0.2mm，可為類似結(jié)構(gòu)的對(duì)稱剖開零件的加工提供參考和借鑒。
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本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2022年第10期第34~37頁，作者：北方華安工業(yè)集團(tuán)有限公司 孟祥志，王德寬，陳文輝，李昕，閆作銘，付廣東，原標(biāo)題：《加長薄壁鋁合金兩瓣瓦的高效加工方法》。
（轉(zhuǎn)載）
