CN111515628A - 一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，首先采用内孔夹具固定第二壳体毛坯，车削内孔及端面，车削空刀槽，然后采用外圆夹具固定第二壳体毛坯，车削外圆及端面，最后进行密封检验及油封处理，本发明能够解决壳体加工后内孔圆柱度及外圆圆跳动超差的问题，使壳体加工后的一次交验合格率达到98%以上，加工效率提高2～3倍，并有效降低工人的劳动强度。

Description

一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法

技术领域

本发明涉及一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，属于壳体加工领域。

背景技术

如图1所示，一种生产批量较大的大直径不通孔薄壁铸铁件壳体，壳体中心设置有内孔且厚度较薄，约为9mm，强度及硬度均较差。内孔为凸台端直径较小的不通孔，壳体外圆端的内孔规格为

内孔长度较大，壳体外圆端外圆的规格为

外圆与内孔的圆跳动要求较严，壳体凸台端设置有凸台且凸台上设置有四个底孔φ11，内孔一侧设置有φ95χ31的空刀槽。现有的壳体加工方法是采用如图2和3所示的第一壳体毛坯Q3经过磨削加工内孔和外圆后制得，在加工过程中内孔圆柱度及外圆圆跳动均无法达到加工精度的要求。

如图4所示，现有的内孔磨削是在内孔磨床(MA2120)上用四爪卡盘Q1上的爪子Q2夹住第一壳体毛坯Q3的外圆，找正并用粒度为60的粽刚玉砂轮Q4 来磨削内孔，保证圆柱度0.01mm、光洁度Rz12.5。但是此加工方法采用的是径向夹紧，虽然磨削时夹紧力不大，但由于壳体壁较薄，磨削加工后内孔很容易产生变形，使壳体内孔圆柱度无法满足生产需要。同时，内孔加工采用磨削加工的方式，不仅加工效率低下，而且由于壳体毛坯内孔中间空刀槽的存在，使得磨削后的内孔圆柱度无法保证达到要求。

如图5所示，现有的外圆磨削加工时所采用的夹具是锥度心轴Q5，利用锥度心轴的自定心功能对第一壳体毛坯Q3内孔进行定。但是，由于锥度心轴Q5 与第一壳体毛坯Q3内孔定位时是线接触，而不是面接触，所以很容易产生定位误差，从而造成加工后的壳体内孔与外圆圆跳动超差。另外，此夹具的自身重量较大，而且装卸较为复杂，不仅加工效率低下，而且加工过程中操作者的劳动强度也较大，无法满足大批量生产的要求。

如图2和3所示，现有的第一壳体毛坯Q3为砂型铸造，内孔预铸为各段内径不相同的内孔且内孔及外圆的加工余量约为10mm，内孔预铸了φ95χ31的空刀槽，凸台上没有预铸四个底孔φ11，加工余量较大，给后序机加工增加了很大的加工难度，并且由于预铸了空刀槽，内孔加工过程中会产生断续切削，对壳体的圆柱度产生了很大的影响。因此，将现有的第一壳体毛坯Q3进行改进得到第二壳体毛坯Q6。如图6所示，第二壳体毛坯Q6的铸造方法采用金属模型铸造，内孔预铸为φ87的通孔，内孔和外圆均留余量3mm，并且凸台上预铸了四个底孔，四个底孔的加工余量均为1mm，且工件尺寸公差可以保证≤0.1mm，加工余量较小，给后序机加工减少了加工难度，提高了加工效率，同时，第二壳体毛坯Q6没有预铸空刀槽，使内孔加工过程变为连续切削，使壳体内孔圆柱度较容易保证。

虽然改进了壳体毛坯，但如果依然使用现有的内孔和外圆夹具、采用现有的加工方法进行加工，依然存在磨削后的内孔圆柱度和外圆圆跳动超差的问题，加工效率低，操作者装卸工件的劳动强度较大。因此，亟需改进得到新的内孔夹具、外圆夹具和新的加工方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，实现壳体的快速加工，解决壳体加工后内孔圆柱度及外圆圆跳动超差的问题，使壳体加工后的一次交验合格率达到98％以上，加工效率提高2～3倍，并有效降低工人的劳动强度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，首先采用内孔夹具固定第二壳体毛坯，车削内孔及端面，车削空刀槽，然后采用外圆夹具固定第二壳体毛坯，车削外圆及端面，最后进行密封检验及油封处理。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述外圆夹具包括通过连接盘与车削机床床身固定连接的第二夹具体，所述第二夹具体的一端设置与连接盘固定连接的法兰端、另一端设置直径缩小的圆柱台阶轴,所述圆柱台阶轴的最小直径轴上套设有设置于第二壳体毛坯内孔中通过胀大固定第二壳体毛坯的胀套，所述胀套和最小直径轴的表面之间设置液性塑料填充腔且液性塑料填充腔内填充通过施压部件的挤压将弹性形变传递给胀套的液性塑料，所述施压部件的挤压力由油缸提供。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二夹具体中心设置有中心孔且中心孔与液性塑料填充腔连通形成液性塑料浇灌口，第二夹具体的中心孔内固定设置有起导向作用的导向套且导向套内设置有将施压部件的压力传递给液性塑料的顶杆。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述施压部件包括油缸和与油缸活塞杆固定连接的连接杆且连接杆挤压顶杆，所述连接盘的两端分别与车削机床床身和第二夹具体的法兰端通过螺栓固定连接且连接盘的中心设置有连接杆能够通过的中心孔。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二夹具体的前端中心设置有与液性塑料填充腔连通的填充孔和密封填充孔的螺塞，第二夹具体的前端周向均匀间隔设置多个与液性塑料填充腔连通的排气孔和密封排气孔的排气螺钉。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述内孔夹具包括与车削机床主轴固定连接的法兰盘和与法兰盘固定连接、通过压紧部件将第二壳体毛坯轴向压紧的第一夹具体，所述压紧部件包括设置于第一夹具体一侧上、下两端且能够调节长短的可调支承柱和用于压紧第二壳体毛坯外圆端的压紧板，所述可调支承柱的另一端固定设置有调节螺柱，所述压紧板通过与调节螺柱相配套的螺母可拆卸的安装于调节螺柱上且调节螺柱外套设有压缩弹簧。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一夹具体设置为带有中心孔的圆柱体且第二壳体毛坯凸台端外径小于中心孔直径小于第二壳体毛坯凸台外径，第一夹具体与第二壳体毛坯之间设置有环形垫板且通过圆柱销和菱形销固定连接，所述圆柱销和菱形销分别固定于第二壳体毛坯两个相对的底孔中。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述夹具体与法兰盘之间设置有定位台阶面，法兰盘通过压板和螺钉固定于车削机床主轴上且压板和主轴圆周均匀间隔设置多个。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述可调支承柱与夹具体之间通过螺纹连接且夹具体上设置有相匹配的螺纹孔。

本发明技术方案的进一步改进在于：具体步骤如下：

A1、备料：将第二壳体毛坯进行时效处理；

A2、采用外圆夹具固定第二壳体毛坯，粗车外圆及端面，留车削余量0.8～ 1mm；

A3、采用内孔夹具固定第二壳体毛坯，粗车内孔，留车削余量0.8～1mm；

A4、铣侧面台阶面，加工误差为0.3mm；

A5、钻铰加工四个底孔，孔距尺寸为φ115±0.2mm；

A6、钻螺纹孔，反锪孔；

A7、采用内孔夹具固定第二壳体毛坯，车削内孔及端面，粗糙度≤Rz12.5、圆柱度≤0.01；

A8、车削空刀槽；

A9、采用外圆夹具固定第二壳体毛坯，车削外圆及端面，粗糙度≤Rz12.5、圆跳动≤0.015；

A10、割6±0.2mm的开槽；

A11、密封检验：试验压力为0.3MPa，试验时间2分钟，不允许漏气；

A12、清理并吹干，加工表面油封处理。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明采用专用的内孔夹具和外圆夹具固定第二壳体毛坯进行车削内孔、外圆和端面，解决了现行工艺中存在的加工后内孔圆柱度及外圆圆跳动超差的问题，使壳体加工后合格率达到98％以上，实现大批量、自动化生产，并有效降低工人的劳动强度；外圆夹具通过施压部件挤压液性塑料，液性塑料受到挤压时会将所受压力均匀地传递到胀套上，薄壳的胀套受力变形膨胀，消除了胀套与第二壳体毛坯定位面的间隙，同时当撤去施压部件的挤压力后，液性塑料和胀套会恢复原状，达到高精度的无间隙重复定位，使加工后的尺寸及圆跳动要求得到了很好的保证；内孔夹具压紧的位置为第二壳体毛坯的外圆端，将原来的径向夹紧变为了轴向压紧，能够有效减少由于夹具夹紧力造成的工件内孔加工变形量，使加工后的尺寸及内孔圆柱度要求满足生产需要。

附图说明

图1是本发明壳体结构示意图；

图2是本发明第一壳体毛坯的结构示意图；

图3是本发明第一壳体毛坯的剖切示意图；

图4是现有技术中磨削内孔的夹具示意图；

图5是现有技术中磨削外圆的夹具示意图；

图6是本发明第二壳体毛坯的结构示意图；

图7是本发明第二壳体毛坯的剖切示意图；

图8是本发明内孔夹具结构示意图；

图9是本发明内孔夹具三维结构分解图；

图10是本发明外圆夹具结构示意图；

图11是本发明外圆夹具三维分解图；

其中，Q1、四爪卡盘，Q2、爪子，Q3、第一壳体毛坯，Q4、砂轮，Q5、锥度心轴，Q6、第二壳体毛坯，1、压板，2、法兰盘，3、第一夹具体，4、可调支承柱，5、调节螺柱，6、压紧板，7、螺母，8、压缩弹簧，9、圆柱销，10、菱形销，11、环形垫板，12、连接杆，13、连接盘，14、导向套，15、胀套， 16、第二夹具体，17、螺塞，18、液性塑料填充腔，19、顶杆，20、车削机床床身，21、油缸活塞杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，首先采用内孔夹具固定第二壳体毛坯Q6，车削内孔及端面，车削空刀槽，然后采用外圆夹具固定第二壳体毛坯Q6，车削外圆及端面，最后进行密封检验及油封处理。具体加工步骤如下：

A1、备料：将第二壳体毛坯Q6进行时效处理；

A2、采用外圆夹具固定第二壳体毛坯Q6，粗车外圆及端面，留车削余量0.8～ 1mm；

A3、采用内孔夹具固定第二壳体毛坯Q6，粗车内孔，留车削余量0.8～1mm；

A4、铣侧面台阶面，加工误差为0.3mm；

A5、钻铰加工四个底孔，孔距尺寸为φ115±0.2mm；

A6、钻螺纹孔，反锪孔：

a、钻孔、攻丝6×M8-6H深14mm螺纹孔，孔距尺寸为φ115±0.2mm；

b、反锪

孔；

c、钻孔、攻丝M14×1.5-6H螺纹通孔，孔距尺寸为27.1±0.2mm；

A7、采用内孔夹具固定第二壳体毛坯Q6，车削内孔及端面，粗糙度≤Rz12.5、圆柱度≤0.01；

A8、车削空刀槽；

A9、采用外圆夹具固定第二壳体毛坯Q6，车削外圆及端面，粗糙度≤Rz12.5、圆跳动≤0.015；

A10、割6±0.2mm的开槽；

A11、检验：密封试验，试验压力为0.3MPa，试验时间2分钟，不允许漏气；

A12、清理并吹干，加工表面油封处理。

如图10和11所示，所述外圆夹具，包括第二夹具体16，第二夹具体16的一端设置有法兰端、另一端设置有直径缩小的圆柱台阶轴。所述法兰端通过连接盘13与车削机床床身20固定连接，圆柱台阶轴的最小直径轴上套设有第二壳体毛坯Q6，第二壳体毛坯Q6的内孔与最小直径轴之间设置有薄壳的胀套15，胀套15受到挤压会胀大变形。胀套15和最小直径轴的表面之间设置有液性塑料填充腔18，液性塑料填充腔18内填充通过施压部件的挤压将弹性形变传递给胀套15的液性塑料。本发明通过施压部件挤压液性塑料，液性塑料受到挤压时会将所受压力均匀地传递到胀套15上，薄壳的胀套15受力变形膨胀，消除了胀套15与第二壳体毛坯Q6定位面的间隙，同时当撤去施压部件的挤压力后，液性塑料和胀套15会恢复原状，达到高精度的无间隙重复定位，使加工后的尺寸及圆跳动要求得到了很好的保证，并且能够大批量、自动化生产。

第二夹具体16中心设置有中心孔且中心孔与液性塑料填充腔18连通形成液性塑料浇灌口，用于浇灌液性塑料。第二夹具体16的中心孔内固定设置有起导向作用的导向套14，导向套14内设置有将施压部件的压力传递给液性塑料的顶杆19。施压部件包括油缸和与油缸活塞杆21固定连接的连接杆12,连接杆12 挤压顶杆19,进而挤压液性塑料。第二夹具体16的前端中心设置有与液性塑料填充腔18连通的填充孔和密封填充孔的螺塞17，前端周向均匀间隔设置多个与液性塑料填充腔18连通的排气孔和密封排气孔的排气螺钉。

连接盘13的两端分别与车削机床床身20和第二夹具体16的法兰端通过螺栓固定连接，并且连接盘13的中心设置有连接杆12能够通过的中心孔。

液性塑料的浇注过程分为三步，⑴、预热：在塑料保温时，将需要灌塑的夹具体及浇注工具进行预热，温度在150～160℃左右，预热目的是防止液性塑料失去流动性，预热时将加压螺钉及排气螺钉拆下。⑵、浇注：将调制好的液性塑料除去表面浮渣，立即从浇灌口进行浇灌，待液性塑料溢出排气孔时，拧紧排气螺钉，直至液性塑料注满整个夹具的液性塑料填充腔18，并从浇灌口溢出时为止。⑶、补塑：液性塑料在冷却过程中收缩10％左右，因此必须边冷却边补缩，直至不能补缩为止。

如图8和9所示，内孔夹具采用压紧的位置为第二壳体毛坯Q6的外圆端，将原来的径向夹紧变为了轴向压紧，能够有效减少由于夹具夹紧力造成的工件内孔加工变形量，使加工后的尺寸及内孔圆柱度要求满足生产需要，同时能够大批量、自动化生产。

包括法兰盘2和与法兰盘2固定连接的第一夹具体3，第一夹具体3和法兰盘2均采用灰铸铁HT20-40材质且第一夹具体3与法兰盘2之间设置有定位台阶面，用于定位安装。法兰盘2的中心孔与车削机床主轴固定连接，法兰盘2 的凸起端沿主轴圆周均匀间隔设置多个压板1，压板1通过螺钉将法兰盘2固定于车削机床主轴上。第一夹具体3通过压紧部件将第二壳体毛坯Q6轴向压紧，第一夹具体3设置为带有中心孔的圆柱体，第二壳体毛坯Q6的凸台端外径小于中心孔直径小于第二壳体毛坯Q6的凸台外径，使得第二壳体毛坯Q6的凸台端能够进入中心孔但是凸台不能通过。第一夹具体3与第二壳体毛坯Q6之间通过两个定位销固定连接，且定位销固定于第二壳体毛坯Q6两个相对的底孔中，同时第一夹具体3与第二壳体毛坯Q6之间设置有环形垫板。两个定位销分别为圆柱销9和菱形销10，采用一面两销的定位方式，固定更牢固，定位更准确。

压紧部件包括设置于第一夹具体3一侧上、下两端的可调支承柱4和用于压紧第二壳体毛坯Q6外圆端的压紧板6，可调支承柱4与第一夹具体3之间通过螺纹连接且能够调节长短，同时第一夹具体3上设置有与之相匹配的螺纹孔。所述可调支承柱4的另一端固定设置有调节螺柱5，所述压紧板6通过与调节螺柱5相配套的螺母7可拆卸的安装于调节螺柱5上，调节螺柱5外套设有压缩弹簧8，拆卸时压缩弹簧8会将压紧板6顶出，便于第二壳体毛坯Q6的拆卸。

Claims (10)

1.一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：首先采用内孔夹具固定第二壳体毛坯（Q6），车削内孔及端面，车削空刀槽，然后采用外圆夹具固定第二壳体毛坯（Q6），车削外圆及端面，最后进行密封检验及油封处理。

2.根据权利要求1所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述外圆夹具包括通过连接盘（13）与车削机床床身（20）固定连接的第二夹具体（16），所述第二夹具体（16）的一端设置与连接盘（13）固定连接的法兰端、另一端设置直径缩小的圆柱台阶轴,所述圆柱台阶轴的最小直径轴上套设有设置于第二壳体毛坯（Q6）内孔中通过胀大固定第二壳体毛坯（Q6）的胀套（15），所述胀套（15）和最小直径轴的表面之间设置液性塑料填充腔（18）且液性塑料填充腔（18）内填充通过施压部件的挤压将弹性形变传递给胀套（15）的液性塑料，所述施压部件的挤压力由油缸提供。

3.根据权利要求2所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述第二夹具体（16）中心设置有中心孔且中心孔与液性塑料填充腔（18）连通形成液性塑料浇灌口，第二夹具体（16）的中心孔内固定设置有起导向作用的导向套（14）且导向套（14）内设置有将施压部件的压力传递给液性塑料的顶杆（19）。

4.根据权利要求2所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述施压部件包括油缸和与油缸活塞杆（21）固定连接的连接杆（12）且连接杆（12）挤压顶杆（19），所述连接盘（13）的两端分别与车削机床床身（20）和第二夹具体（16）的法兰端通过螺栓固定连接且连接盘（13）的中心设置有连接杆（12）能够通过的中心孔。

5.根据权利要求2所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述第二夹具体（16）的前端中心设置有与液性塑料填充腔（18）连通的填充孔和密封填充孔的螺塞（17），第二夹具体（16）的前端周向均匀间隔设置多个与液性塑料填充腔（18）连通的排气孔和密封排气孔的排气螺钉。

6.根据权利要求1所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述内孔夹具包括与车削机床主轴固定连接的法兰盘（2）和与法兰盘（2）固定连接、通过压紧部件将第二壳体毛坯（Q6）轴向压紧的第一夹具体（3），所述压紧部件包括设置于第一夹具体（3）一侧上、下两端且能够调节长短的可调支承柱（4）和用于压紧第二壳体毛坯（Q6）外圆端的压紧板（6），所述可调支承柱（4）的另一端固定设置有调节螺柱（5），所述压紧板（6）通过与调节螺柱（5）相配套的螺母（7）可拆卸的安装于调节螺柱（5）上且调节螺柱（5）外套设有压缩弹簧（8）。

7.根据权利要求6所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述第一夹具体（3）设置为带有中心孔的圆柱体且第二壳体毛坯（Q6）凸台端外径小于中心孔直径小于第二壳体毛坯（Q6）凸台外径，第一夹具体（3）与第二壳体毛坯（Q6）之间设置有环形垫板且通过圆柱销（9）和菱形销（10）固定连接，所述圆柱销（9）和菱形销（10）分别固定于第二壳体毛坯（Q6）两个相对的底孔中。

8.根据权利要求6所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述夹具体（3）与法兰盘（2）之间设置有定位台阶面，法兰盘（2）通过压板（1）和螺钉固定于车削机床主轴上且压板（1）和主轴圆周均匀间隔设置多个。

9.根据权利要求6所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：所述可调支承柱（4）与夹具体（3）之间通过螺纹连接且夹具体（3）上设置有相匹配的螺纹孔。

10.根据权利要求2～9任一项所述的一种大直径不通孔薄壁壳体的加工方法，其特征在于：具体步骤如下：

A1、备料：将第二壳体毛坯（Q6）进行时效处理；

A2、采用外圆夹具固定第二壳体毛坯（Q6），粗车外圆及端面，留车削余量0.8～1mm；

A3、采用内孔夹具固定第二壳体毛坯（Q6），粗车内孔，留车削余量0.8～1mm；

A4、铣侧面台阶面，加工误差为0.3mm；

A5、钻铰加工四个底孔，孔距尺寸为φ115±0.2mm；

A6、钻螺纹孔，反锪孔；

A7、采用内孔夹具固定第二壳体毛坯（Q6），车削内孔及端面，粗糙度≤Rz12.5、圆柱度≤0.01；

A8、车削空刀槽；

A9、采用外圆夹具固定第二壳体毛坯（Q6），车削外圆及端面，粗糙度≤Rz12.5、圆跳动≤0.015；

A10、割6±0.2mm的开槽；

A11、密封检验：试验压力为0.3MPa，试验时间2分钟，不允许漏气；

A12、清理并吹干，加工表面油封处理。

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