浅谈薄壁零件-密封村套的加工方法

浅谈苏丹动车电气连接器密封衬套的加工方法摘要：密封衬套是苏丹动车电气连接器的重要部件之一，其壁厚仅1mm，内外直径之差达9mm，车削加工难度极大。本文根据薄壁零件的多种加工方法进行比较、分析，最终制定了一套适合密封衬套加工的加工工艺方法，使用该方法密封衬套一次试制成功。关键词：密封衬套特殊薄壁零件加工方法精车夹具一、前言密封衬套是一种特殊薄壁零件，主要用于电气连接器电缆线的支撑防护作用，为了增强零件的弹性，内外结构呈凸凹形，其壁厚仅1mm。整个零件长33mm，工件的最大直径为Ø73mm,尺寸公差为0.05mm,最小直径为Ø64mm,内外直径最大差值达9mm。该零件的最佳生产方法是冲压成型，但是由于需要的数量较小，制作模具周期长，成本高，且无法在短时间内完成组织生产，因此该零件由车削加工来完成。二、密封衬套的加工密封衬套如图一所示，车削加工难度很大。按照薄壁零件加工方法来加工密封衬套，其加工方法有三种：1、一次装夹加工成形法。采取一次装夹加工成形，然后用切刀切断，最后钳工进行调头倒内角的方法进行加工。该加工方法效率最高，一般适用于精度不高，短小型薄壁套的加工。应用该加工方法加工密封衬套时，由于零件呈凸凹结构，加工过程中存在工件变形量大、很容易产生让刀、扎刀甚至工件破损等情况的发生。2、增大装夹接触面积，使夹紧力均匀分布，减小夹紧变形的加工方法。其加工步骤如下：先内孔粗车留加工余量，外圆及外R1槽精车达图，切断；然后使用弹性套装夹，精车内腔达图。采用合理的夹紧力先将工件装夹牢固（保证工件在装夹时的牢固性以及能够承受车削时需要的车削力而又不能使工件产生变形），但是由于工件太薄，当车工件内腔凹槽时就会存在工件刚性变差而产生变形，使工件本来已经装夹牢固的局面被打破，工件变成了未装夹牢固的状态，从而使工件在加工过程中产生移动，无法车削，这样可能会导致刀具损坏，工件飞出等重大安全事故隐患。3、采用轴向夹紧力，使夹紧力沿刚性较好的轴线方向分布，防止夹紧变形的加工方法。由于密封衬套端面壁厚仅1mm，最小内孔仅为R凸台，装夹时接触面积太小，工艺系统刚性不足，在加工过程中很容易产生变形，工件发颤等现象的发生。以上三种加工方法，都存在加工缺陷问题，第一种和第二种加工方法基本可以排除，因为存在加工安全问题。如果解决了第三种加工方法中的工艺系统刚性不足的问题，该零件的加工就能够顺利进行。不选择最小直径为定位面，而是选择左、右台阶与圆弧凸台为定位面，那么其接触面积大大增加，刚性自然得到加强。为此我设计了如图二所示的带圆弧心轴和带圆弧的专用垫圈解决了该问题。工件左端Ø71内孔与左R凸台圆弧与心轴圆弧面接触，工件右端Ø71内孔与右R凸台圆弧与圆弧垫圈接触，注意垫圈与心轴端面必须有一定的间隙，这样带肩螺母通过压紧垫圈才能将工件压紧。由于工件主要受力处在R凸台圆弧面，接触面大且为轴向受力，因此刚性强，不会使工件产生装夹受力变形。解决了工件的装夹变形问题，密封衬套的加工难度大大降低。下面我把试制加工密封衬套的工艺过程作简要的介绍。1、粗车粗车工件外圆至Ø78mm，内孔至Ø63mm，长度34mm。由于精车内孔时工件的最薄处的壁厚为3.5mm，最厚处有7mm，完全能够保证加工时工件的不变形。2、精车右端面、内孔凹槽及右端Ø71内孔及R凸台达图。主轴端用定位胎具定位，三爪自定心卡盘直接装夹粗车后的Ø78外圆柱面，使用数控车精车右端面、内孔凹槽及右端Ø71内孔及右R凸台达图。3、车左端面，控制工件总长，左端Ø71内孔及R凸台达图。主轴端用定位胎具定位，三爪自定心卡盘直接装夹粗车后的Ø78外圆柱面，使用数控车精车左端面，控制工件总长33mm，左端Ø71内孔及左R凸台达图。4、用如图二的心轴装夹工件内孔，精车工件外圆及外R1槽车达图。由于工件分工序进行，解决了切削加工变形；由于使用心轴，解决了装夹变形问题。薄壁零件产生变形的两大主要因素得到了解决，密封衬套一次试制成功。经质检部门检验其变形量在0.02mm以内，Ø73005.0完全达到了设计要求。三、结束语通过使用圆弧垫圈和带圆弧心轴装夹密封衬套，使夹紧力集中在零件的圆弧台阶面，即增加了接触面积，提高了工件的刚性，又使夹紧力作用于轴向使夹紧力沿刚性较好的轴线方向分布，防止了工件装夹变形，从而使工件一次加工成功。苏丹动车连接器的加强衬套，虽然壁厚只有0.75mm，应用该加工方法同样一次试制获得成功。因此该加工方法值得推广与应用。附：图片1为工件加工完毕后在心轴上的图片图片2为工件加工后的密封衬套实物图片