圓形鋁合金結構（gòu）件泵殼芯體加（jiā）工測量工（gōng）藝

01

前言

圓形鋁合金結構件常（cháng）用於閥體、泵體、芯體（tǐ）等零件，用於軍工、航空航天、高精密模具等領域。圓形鋁合金結構件最顯著的特點是精度高，形狀（zhuàng）複（fù）雜。在選材方（fāng）麵，2A12-T4鋁合金是常用材（cái）料，加工性能較好。由於其（qí）最大的特點是易變形，所以其加工難度顯而易見。

02

泵芯（xīn）的結構特點及關鍵技術（shù）難點

2.1結構特征

圓（yuán）形鋁合金結構是電（diàn）廠泵殼的（de）核心。泵殼芯是一種複雜的空心結構件，屬於薄壁件。從輸出精度來看，泵殼芯是關（guān）鍵的精密輸（shū）出結構；從裝配結構來看，泵殼芯是整個結構的裝配載體。

2.2關鍵技術難點（diǎn）

泵芯關鍵尺寸精確，工件上有多項形位公差要求，精度為0.02mm，從（cóng）產品結構分析，局部實體連接部分壁（bì）厚僅為2.5mm，符合薄壁零件的結（jié）構特點。從加工工藝分析，在保證產品精度的同時，控製產品的（de）變形尤為重（chóng）要。

03

粗加工方案

3.1第一（yī）次粗（cū）加工（gōng）

實施方案:普通車床（chuáng）加工，自定心卡盤夾緊毛坯，原圓形毛坯大（dà）餘量粗加工，工件單邊餘量0.5毫米（mǐ），保證整（zhěng）體形（xíng）位公差精度< < 0.1毫（háo）米..

流程分析如下。

1)去除大餘量的毛坯，使產品釋放初始應力。

2)工件粗車後的整體形位公差精度應（yīng）< < 0.1mm(包括同軸度、垂直度和平整度)，為後（hòu）續定位加工做準備。

3.2第二次粗加工

(1)對（duì）側第二次粗加（jiā）工，對側第二次粗（cū）加工

方案:用三軸加工中心加工，立式自定心卡盤夾緊工件底部的圓形毛坯。

1)工件的綠色區域應進行兩次粗（cū）加工，單邊餘量為0.5毫米..

2)工件紅色區（qū）域（yù）的凹槽加工（gōng）到位(即最終產品（pǐn）的區域（yù）加（jiā）工到位，不留餘量)。

3)利用孔間基準換算，將8個ST5(φ 5.2mm)底孔換算（suàn）成6個M4螺紋孔和2個4mm銷孔。圖6a中（zhōng），2個粉色孔為銷孔，6個深藍色孔為螺紋孔，尺寸精（jīng）度換算。

流程分析如下（xià）。

1)根據產品結構和（hé）尺寸精度分析，得出紅（hóng）色區域為減重區域，因此加工到位，也滿足了產品內應力的（de）二次釋放。

2)本工序完（wán）成孔對孔尺寸轉換後，與大平麵一起形成“一邊兩銷”的經典夾緊定位方式，為後續工裝（zhuāng）設計做準備[2]。

(2)正麵第二次粗加工，正麵第（dì）二次粗加工。

實施方案:五軸加工中心加工（gōng），專（zhuān）用工裝夾緊。

1)設計一麵（miàn）兩銷五軸前（qián）銑專用工裝。

2)工件的綠（lǜ）色區域應粗加工（gōng）兩次，單邊餘（yú）量為0.5毫米

3)工件紅（hóng）色區域的凹槽加工到位(即最（zuì）終產品的區域加工到位，不留餘量)。

流程分析如下。

1)根據產品結構和尺寸精（jīng）度分析，得出圖7中紅色區域為減重區域（yù），因此加工到位，也滿足（zú）了產品內應力的二次釋放。

2)工件是中空（kōng）結構的薄壁零（líng）件，應優先考（kǎo）慮工（gōng）件的垂直力，而不是徑向力。設計思路如下:①定位麵的設計思路。結合前麵（miàn）的程序，孔與孔之間的尺寸換算（suàn）後，遵循一（yī）邊兩銷夾緊的原則，綠色一邊為定位麵，兩個紅（hóng）色銷（xiāo）為限位[3]。②夾緊方式的（de）設計思想。結（jié）合前麵的工藝，經過孔與孔之間的尺寸（cùn）換算，設計了四個內六角螺釘，工件主螺紋的裝夾方式為反拉。考慮到（dào）此過程中工（gōng）件銑削餘量較大，在工件頂部（bù）加了一個（gè）圓形蓋板，對工（gōng）件起到了很好的穩（wěn）定作用。

04

時效（xiào）處理

入爐溫度:室（shì）溫；升溫速率:127℃/h；保持溫度:(185±10)℃;保溫時間:4-5小時；冷卻速度:43℃/小時；冷卻方式:隨爐冷卻；排出溫度:室溫（wēn）。

工藝分析（xī）:①消除工件加工過程中的內應（yīng）力。②穩定工件的基底結構。

05

關鍵零件的精加工方（fāng）案

5.1車床加工

實施（shī）方案:數控車床（chuáng）加工，設計專用（yòng）工裝夾具。

1)基準（zhǔn）麵（miàn）看到自由狀態的光。在（zài）車床上鏜軟爪，輕夾藍色外圓，貼緊端麵，翻（fān）紅大麵見光。

2)精車工件（jiàn）正麵。專用夾具夾（jiá）緊(同五（wǔ）軸前銑夾具)，精（jīng）車工件所有內孔區域和（hé）外圓紅色區域。

3)反向車削工裝。用專（zhuān）用芯軸夾緊（jǐn）內孔，用百分表檢查最後一道（dào）工序加工的外圓和軸圓的跳動在0.01毫米以內。車削工件反麵和燕尾槽（cáo）。裝夾（jiá）方法:精車外（wài）圓紅色區域和燕尾槽，達到尺寸要求。

流程分析（xī）如下。

1)基準麵在自由狀態下曝光，實際上就是熱處（chù）理後的基準麵（miàn），屬於這個（gè）工藝的關鍵點。一個看似簡單的動作，其實是（shì）個謎。比如在初始工序中，精加工過程中沒有校正（zhèng）基準麵，工件加工後尺寸公差和形位公（gōng）差超差。然而，對夾緊方案的分析是合理的（de），其原因是（shì）忽略了（le）鋁合金的塑性變形（xíng）。為（wéi）了解決（jué）這一問題，經過反複試（shì）驗，得出了基準（zhǔn）麵應在自由狀態下加工的結論。

工件的自由狀態是由剛性條件支撐的工件的狀態。一般來說，意味著工件的（de）當前狀態具有良（liáng）好的強度。因此，對於精度較高的結構件，需要在精加工（gōng）前（qián）使工件具有剛性，從而為（wéi）工件在精加工前創造（zào）剛性條件。在（zài）剛性條件的支（zhī）撐下，可以再次（cì）修正基準麵，而且修正量必須小，基準麵才能見光。這就是在自由狀態下修正基（jī）準麵的意義，非（fēi）常重要。

在工件內孔加工完成之前，工件是剛性的（de）。在此基礎上加工基準麵，所以平麵是平的，所以這個（gè）工序很關鍵。

2)根據產品結（jié）構特點，結合各工序基準統一的原則，尋求設計工裝的（de）共性，最終完成精（jīng）加工工序專用工裝的設（shè）計。這種設計方案與五軸前（qián）銑（xǐ）工裝的設計方案一模一樣，不僅簡化了（le）每道工序各種工裝的現象，而且工（gōng）裝可（kě）更換。

3)根據產品燕尾槽（cáo）結構，自製（zhì）燕尾槽車刀（dāo），既保證了產品精度，又節約了刀具（jù）成（chéng）本。

4)車削工件反麵專用芯軸工具的（de）設計思路（lù）:①芯軸與工件內（nèi）孔屬於精密間隙配合方式，遵循孔與軸的基準換算原理。②工裝（zhuāng）上增加了（le）一個長（zhǎng）圓（yuán）柱銷，既起到防轉的作用，又便於工（gōng）件與工裝之間作用力（lì）的傳遞。

5.2銑（xǐ）床工藝（yì）

實施方案:五軸加工中心加工，專用工裝夾緊。

流程分（fèn）析如下。

1)反銑專用工裝的夾緊設計思路: ①定位麵的設計思路。仍然遵循一麵兩銷的夾緊原理。兩（liǎng）個綠色（sè）表（biǎo）麵是定位表麵，底部的兩個紅色引腳（jiǎo）是受限的。②夾緊方式的設計思想（xiǎng）。根據工件的螺紋位置，設計了圓形花形壓板，並增加了中心圓形壓板，防止側鉤銑削振動。

2)工件反麵的精（jīng）加工分兩步進行。主要原因是工件反麵的掛鉤伸出（chū）太長。在（zài）沒有圓形壓板（bǎn）的情況下，鉤區出現振刀（dāo）現象，表麵粗（cū）糙度不達標。

3)在最後一道（dào）工序（xù）中，銑床會對（duì）該工序的關鍵部位進行精加（jiā）工（gōng），加工內容較少，不會影響整體精度，也（yě）不會產（chǎn）生內應力。工件加工後，經（jīng）檢驗符（fú）合圖紙要求。

06

結束語

圓形鋁合金結構（gòu）泵殼芯全過程開發的技術要點主（zhǔ）要（yào）體現在以下三個方麵:①從圓形鋁（lǚ）合金結構的結構特點出發，著重考慮產品在裝夾過程中的受力方向。②工件在自然狀態下夾緊，以消除工件基準麵的變形。③產品加工過程中多次釋放內應力。以上三個方（fāng）麵相輔相成，才能完成高精度的產（chǎn）品（pǐn）。