CN109396766A - 一种薄壁壳体加工工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁壳体加工工艺方法，包括工装夹具，所述工装夹具包括芯轴，所述芯轴一端设有安装柱，所述芯轴外部固定套设有外环体，所述外环体上设有宽环形槽和细环形槽，所述外环体一端与芯轴之间设有台阶，所述台阶外部套设有辅助压板，所述辅助压板一侧设有螺母，所述螺母与安装柱螺纹连接，具体加工工艺方法如下：步骤一：外壁粗车，步骤二：高温回火，步骤三：左端面车削，步骤四：右端面车削，步骤五：夹具安装，步骤六：外壁精车，步骤七：外形加工。本发明通过高效率机床加工，增加了热处理回火去应力工艺，释放零件加工内应力，结合设计专用夹具的必要性，防止了加工变形，保证了零件加工的质量要求。
Description
技术领域
本发明涉及薄壁壳体加工技术领域，特别涉及一种薄壁壳体加工工艺方法。
背景技术
薄壁零件加工传统加工是由单一机床加工完成，更新换代至电脑编程控制，专用夹具定位，多刀具参与完成的先进加工方法。
薄壁壳体零件加工传统工艺由普通车床，普通铣床加工完成，加工过程中使用通用夹具出现压紧力大小不均匀，对零件产生压紧变形，操作人员手动加工出现一致性不好，批量生产时效率低，加工质量受操作工人的技术水平影响大，普通机床不能加工特殊要求的形状，如椭圆孔，斜面台阶孔等，加之加工过程中的多次换刀，试加工都影响零件加工质量，容易造成废品产生。
因此，发明一种薄壁壳体加工工艺方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄壁壳体加工工艺方法，通过重新编制了薄壁壳体零件加工工艺，并设计了在数控车床及加工中心机床用夹具，一次定位，定位精度高，自动化程度高，加工中能进行多坐标的联动，从而加工合格的零件，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种薄壁壳体加工工艺方法，包括工装夹具，所述工装夹具包括芯轴，所述芯轴一端设有安装柱，所述芯轴外部固定套设有外环体，所述外环体上设有宽环形槽和细环形槽，所述外环体一端与芯轴之间设有台阶，所述台阶外部套设有辅助压板，所述辅助压板一侧设有螺母，所述螺母与安装柱螺纹连接，具体加工工艺方法如下：
步骤一：外壁粗车，首先将薄壁壳体外壁进行粗车，切除加工表面的大部分加工余量，并留余量3-5mm；
步骤二：高温回火，将粗车后的薄壁壳体重新加热到500℃-650℃后，保温一段时间然后冷却到室温；
步骤三：左端面车削，先用中心架将薄壁壳体支撑，然后通过数控车床加工薄壁壳体的左端孔，同时对左端面进行加工，加工过程中车刀在加工平面内控制一致；
步骤四：右端面车削，将薄壁壳体调头，使右端处于车削加工工位，再通过中心架支撑薄壁壳体，找正已加薄壁壳体外壁两处，然后通过数控车床加工薄壁壳体的右端孔，同时对右端面进行加工，最后，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成；
步骤五：夹具安装，利用两个顶针，将工装夹具插入薄壁壳体内部，使外环体将薄壁壳体内壁支撑，且芯轴一端的安装柱延伸至薄壁壳体外侧，然后将辅助压板穿过安装柱套在台阶上，此时辅助压板插入薄壁壳体与芯轴之间的空隙且端部与外环体端面相抵，再将螺母套在安装柱上，旋转将辅助压板与外环体压紧，从而实现工装夹具对薄壁壳体的轴向支撑；
步骤六：外壁精车，工装夹具将薄壁壳体固定支撑后，通过数控车床精车薄壁壳体的外形，并且在加工前，工装夹具和顶针配合使用，一夹一顶找到正芯轴跳动，使定位基准与芯轴设计基准重合，然后再加工，最后，外壁尺寸加工完成；
步骤七：外形加工，根据输入编程的各结构尺寸数据，立式加工中心也设置工装夹具对薄壁外壳进行固定，立式加工中心将薄壁外壳的外形、孔、螺纹底孔进行加工，前端方孔、后端尺寸保证加工，最终，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成。
优选的，所述芯轴、安装柱和外环体一体化成型，所述安装柱直径小于芯轴直径，所述外环体包括一体化成型的圆台体和圆柱体，所述圆柱体设置于圆台体一端，所述圆台体靠近安装柱一端设置。
优选的，所述宽环形槽和细环形槽均设置为两个，两个所述宽环形槽和两个所述细环形槽间隔设置。
优选的，所述辅助压板截面设置为T形，所述螺母宽度大于芯轴直径以及辅助压板内径。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明由单一机床传统工艺加工改进为高效率机床加工，重新编制了薄壁壳体零件加工工艺，增加了热处理回火去应力工艺，突出体现了粗加工后零件内应力的释放问题，防止了精加工后零件变形造成的废品产生，并设计了在数控车床及加工中心机床用夹具，一次定位，定位精度高，最大限度的限制了零件自由度，自动化程度高，加工中能进行多坐标的联动，防止了加工变形，保证了零件加工的质量要求；
2、针对零件压紧方式选用芯轴台阶与辅助压板压紧，由径向压紧改进成轴向压紧方式，实现了对零件的轴向压紧，既稳定可靠又保证了夹具的结构紧凑，使压紧力均匀一致，保证了加工顺利完成。
附图说明
图1为本发明的工装夹具结构示意图。
图中：1工装夹具、11芯轴、12安装柱、13外环体、131宽环形槽、132细环形槽、14台阶、15辅助压板、16螺母。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
根据图1所示的一种薄壁壳体加工工艺方法，包括工装夹具1，所述工装夹具1包括芯轴11，所述芯轴11一端设有安装柱12，所述芯轴11外部固定套设有外环体13，所述外环体13上设有宽环形槽131和细环形槽132，所述外环体13一端与芯轴11之间设有台阶14，所述台阶14外部套设有辅助压板15，所述辅助压板15一侧设有螺母16，所述螺母16与安装柱12螺纹连接，具体加工工艺方法如下：
步骤一：外壁粗车，首先将薄壁壳体外壁进行粗车，切除加工表面的大部分加工余量，并留余量3mm；
步骤二：高温回火，将粗车后的薄壁壳体重新加热到650℃后，保温一段时间然后冷却到室温；
步骤三：左端面车削，先用中心架将薄壁壳体支撑，然后通过数控车床加工薄壁壳体的左端孔，同时对左端面进行加工，加工过程中车刀在加工平面内控制一致；
步骤四：右端面车削，将薄壁壳体调头，使右端处于车削加工工位，再通过中心架支撑薄壁壳体，找正已加薄壁壳体外壁两处，然后通过数控车床加工薄壁壳体的右端孔，同时对右端面进行加工，最后，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成；
步骤五：夹具安装，利用两个顶针，将工装夹具1插入薄壁壳体内部，使外环体13将薄壁壳体内壁支撑，且芯轴11一端的安装柱12延伸至薄壁壳体外侧，然后将辅助压板15穿过安装柱12套在台阶14上，此时辅助压板15插入薄壁壳体与芯轴11之间的空隙且端部与外环体13端面相抵，再将螺母16套在安装柱12上，旋转将辅助压板15与外环体13压紧，从而实现工装夹具1对薄壁壳体的轴向支撑；
步骤六：外壁精车，工装夹具1将薄壁壳体固定支撑后，通过数控车床精车薄壁壳体的外形，并且在加工前，工装夹具1和顶针配合使用，一夹一顶找到正芯轴11跳动，使定位基准与芯轴11设计基准重合，然后再加工，最后，外壁尺寸加工完成；
步骤七：外形加工，根据输入编程的各结构尺寸数据，立式加工中心也设置工装夹具1对薄壁外壳进行固定，立式加工中心将薄壁外壳的外形、孔、螺纹底孔进行加工，前端方孔、后端尺寸保证加工，最终，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成。
本实施例中制备的薄壁外壳成品发生轻微变形，另外本实施例中抽取了50个薄壁外壳进行检测，其中18个薄壁外壳完好无损，剩下32个薄壁外壳发生轻微变形。
实施例2：
根据图1所示的一种薄壁壳体加工工艺方法，包括工装夹具1，所述工装夹具1包括芯轴11，所述芯轴11一端设有安装柱12，所述芯轴11外部固定套设有外环体13，所述外环体13上设有宽环形槽131和细环形槽132，所述外环体13一端与芯轴11之间设有台阶14，所述台阶14外部套设有辅助压板15，所述辅助压板15一侧设有螺母16，所述螺母16与安装柱12螺纹连接，具体加工工艺方法如下：
步骤一：外壁粗车，首先将薄壁壳体外壁进行粗车，切除加工表面的大部分加工余量，并留余量4mm；
步骤二：高温回火，将粗车后的薄壁壳体重新加热到575℃后，保温一段时间然后冷却到室温；
步骤三：左端面车削，先用中心架将薄壁壳体支撑，然后通过数控车床加工薄壁壳体的左端孔，同时对左端面进行加工，加工过程中车刀在加工平面内控制一致；
步骤四：右端面车削，将薄壁壳体调头，使右端处于车削加工工位，再通过中心架支撑薄壁壳体，找正已加薄壁壳体外壁两处，然后通过数控车床加工薄壁壳体的右端孔，同时对右端面进行加工，最后，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成；
步骤五：夹具安装，利用两个顶针，将工装夹具1插入薄壁壳体内部，使外环体13将薄壁壳体内壁支撑，且芯轴11一端的安装柱12延伸至薄壁壳体外侧，然后将辅助压板15穿过安装柱12套在台阶14上，此时辅助压板15插入薄壁壳体与芯轴11之间的空隙且端部与外环体13端面相抵，再将螺母16套在安装柱12上，旋转将辅助压板15与外环体13压紧，从而实现工装夹具1对薄壁壳体的轴向支撑；
步骤六：外壁精车，工装夹具1将薄壁壳体固定支撑后，通过数控车床精车薄壁壳体的外形，并且在加工前，工装夹具1和顶针配合使用，一夹一顶找到正芯轴11跳动，使定位基准与芯轴11设计基准重合，然后再加工，最后，外壁尺寸加工完成；
步骤七：外形加工，根据输入编程的各结构尺寸数据，立式加工中心也设置工装夹具1对薄壁外壳进行固定，立式加工中心将薄壁外壳的外形、孔、螺纹底孔进行加工，前端方孔、后端尺寸保证加工，最终，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成。
对比实施例1，本实施例中制备的薄壁外壳成品完好，未发生变形，另外本实施例中抽取了50个薄壁外壳进行检测，其中50个薄壁外壳均完好无损。
实施例3：
根据图1所示的一种薄壁壳体加工工艺方法，包括工装夹具1，所述工装夹具1包括芯轴11，所述芯轴11一端设有安装柱12，所述芯轴11外部固定套设有外环体13，所述外环体13上设有宽环形槽131和细环形槽132，所述外环体13一端与芯轴11之间设有台阶14，所述台阶14外部套设有辅助压板15，所述辅助压板15一侧设有螺母16，所述螺母16与安装柱12螺纹连接，具体加工工艺方法如下：
步骤一：外壁粗车，首先将薄壁壳体外壁进行粗车，切除加工表面的大部分加工余量，并留余量5mm；
步骤二：高温回火，将粗车后的薄壁壳体重新加热到500℃后，保温一段时间然后冷却到室温；
步骤三：左端面车削，先用中心架将薄壁壳体支撑，然后通过数控车床加工薄壁壳体的左端孔，同时对左端面进行加工，加工过程中车刀在加工平面内控制一致；
步骤四：右端面车削，将薄壁壳体调头，使右端处于车削加工工位，再通过中心架支撑薄壁壳体，找正已加薄壁壳体外壁两处，然后通过数控车床加工薄壁壳体的右端孔，同时对右端面进行加工，最后，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成；
步骤五：夹具安装，利用两个顶针，将工装夹具1插入薄壁壳体内部，使外环体13将薄壁壳体内壁支撑，且芯轴11一端的安装柱12延伸至薄壁壳体外侧，然后将辅助压板15穿过安装柱12套在台阶14上，此时辅助压板15插入薄壁壳体与芯轴11之间的空隙且端部与外环体13端面相抵，再将螺母16套在安装柱12上，旋转将辅助压板15与外环体13压紧，从而实现工装夹具1对薄壁壳体的轴向支撑；
步骤六：外壁精车，工装夹具1将薄壁壳体固定支撑后，通过数控车床精车薄壁壳体的外形，并且在加工前，工装夹具1和顶针配合使用，一夹一顶找到正芯轴11跳动，使定位基准与芯轴11设计基准重合，然后再加工，最后，外壁尺寸加工完成；
步骤七：外形加工，根据输入编程的各结构尺寸数据，立式加工中心也设置工装夹具1对薄壁外壳进行固定，立式加工中心将薄壁外壳的外形、孔、螺纹底孔进行加工，前端方孔、后端尺寸保证加工，最终，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成。
对比实施例1和2，本实施例中制备的薄壁外壳成品发生轻微变形，另外本实施例中抽取了50个薄壁外壳进行检测，其中36个薄壁外壳完好无损，剩下14个薄壁外壳发生轻微变形。
根据实施例1-3得出下表：
| 测试盆数 | 未变形 | 轻微变形 | |
| 实施例1 | 50 | 18 | 32 |
| 实施例2 | 50 | 50 | 0 |
| 实施例3 | 50 | 36 | 16 |
由上表可知，实施例2中薄壁外壳留余量厚度适中，回火温度适中，从而应力消除，在同种工装夹具1夹取加工后，加工的薄壁外壳不会发生变形，而实施例1中薄壁外壳留余量厚度较薄，回火温度适高，实施例3中薄壁外壳留余量厚度较厚，但是回火温度适低，因此相对于余量厚度，回火温度过高和过低都会造成应力的无法消除，导致薄壁外壳发生变形。
实施例4：
根据图1所示的一种薄壁壳体加工工艺方法，所述芯轴11、安装柱12和外环体13一体化成型，所述安装柱12直径小于芯轴11直径，所述外环体13包括一体化成型的圆台体和圆柱体，所述圆柱体设置于圆台体一端，所述圆台体靠近安装柱12一端设置；
所述宽环形槽2和细环形槽3均设置为两个，两个所述宽环形槽2和两个所述细环形槽3间隔设置，用于消除薄壁壳体外壁加工时的应力；
所述辅助压板15截面设置为T形，所述螺母16宽度大于芯轴11直径以及辅助压板15内径，便于螺母16紧固辅助压板15。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种薄壁壳体加工工艺方法，包括工装夹具(1)，其特征在于：所述工装夹具(1)包括芯轴(11)，所述芯轴(11)一端设有安装柱(12)，所述芯轴(11)外部固定套设有外环体(13)，所述外环体(13)上设有宽环形槽(131)和细环形槽(132)，所述外环体(13)一端与芯轴(11)之间设有台阶(14)，所述台阶(14)外部套设有辅助压板(15)，所述辅助压板(15)一侧设有螺母(16)，所述螺母(16)与安装柱(12)螺纹连接，具体加工工艺方法如下：
步骤一：外壁粗车，首先将薄壁壳体外壁进行粗车，切除加工表面的大部分加工余量，并留余量3-5mm；
步骤二：高温回火，将粗车后的薄壁壳体重新加热到500℃-650℃后，保温一段时间然后冷却到室温；
步骤三：左端面车削，先用中心架将薄壁壳体支撑，然后通过数控车床加工薄壁壳体的左端孔，同时对左端面进行加工，加工过程中车刀在加工平面内控制一致；
步骤四：右端面车削，将薄壁壳体调头，使右端处于车削加工工位，再通过中心架支撑薄壁壳体，找正已加薄壁壳体外壁两处，然后通过数控车床加工薄壁壳体的右端孔，同时对右端面进行加工，最后，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成；
步骤五：夹具安装，利用两个顶针，将工装夹具(1)插入薄壁壳体内部，使外环体(13)将薄壁壳体内壁支撑，且芯轴(11)一端的安装柱(12)延伸至薄壁壳体外侧，然后将辅助压板(15)穿过安装柱(12)套在台阶(14)上，此时辅助压板(15)插入薄壁壳体与芯轴(11)之间的空隙且端部与外环体(13)端面相抵，再将螺母(16)套在安装柱(12)上，旋转将辅助压板(15)与外环体(13)压紧，从而实现工装夹具(1)对薄壁壳体的轴向支撑；
步骤六：外壁精车，工装夹具(1)将薄壁壳体固定支撑后，通过数控车床精车薄壁壳体的外形，并且在加工前，工装夹具(1)和顶针配合使用，一夹一顶找到正芯轴(11)跳动，使定位基准与芯轴(11)设计基准重合，然后再加工，最后，外壁尺寸加工完成；
步骤七：外形加工，根据输入编程的各结构尺寸数据，立式加工中心也设置工装夹具(1)对薄壁外壳进行固定，立式加工中心将薄壁外壳的外形、孔、螺纹底孔进行加工，前端方孔、后端尺寸保证加工，最终，孔各尺寸全部完成，长度尺寸完成。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁壳体加工工艺方法，其特征在于：所述芯轴(11)、安装柱(12)和外环体(13)一体化成型，所述安装柱(12)直径小于芯轴(11)直径，所述外环体(13)包括一体化成型的圆台体和圆柱体，所述圆柱体设置于圆台体一端，所述圆台体靠近安装柱(12)一端设置。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁壳体加工工艺方法，其特征在于：所述宽环形槽(2)和细环形槽(3)均设置为两个，两个所述宽环形槽(2)和两个所述细环形槽(3)间隔设置。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁壳体加工工艺方法，其特征在于：所述辅助压板(15)截面设置为T形，所述螺母(16)宽度大于芯轴(11)直径以及辅助压板(15)内径。
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