圓形（xíng）鋁合金結構件（jiàn）泵殼芯（xīn）體加工測量工藝（yì）

01

前言

圓形鋁合金（jīn）結構件常用（yòng）於（yú）閥體、泵體、芯體（tǐ）等零件，用於軍工、航空航天、高精密模（mó）具等領域。圓形鋁合金結構件（jiàn）最顯著的特（tè）點是精度（dù）高，形狀複（fù）雜。在選材方麵，2A12-T4鋁合金是常用材料，加工性能較好。由於其最大的特點是易變形（xíng），所（suǒ）以其加工難度顯而易見。

02

泵芯的結（jié）構特點及關鍵（jiàn）技術難點

2.1結構特征

圓（yuán）形（xíng）鋁合金結構是電廠（chǎng）泵殼的核心。泵殼芯是一種複雜的空心結構（gòu）件（jiàn），屬於薄壁件。從輸（shū）出精度來看，泵殼芯是關鍵的精密輸出結構；從裝配結構來看，泵殼芯是整個結構的裝配載（zǎi）體。

2.2關鍵技術難點

泵芯（xīn）關鍵尺寸精確，工件上有多項形（xíng）位公差要求，精度為0.02mm，從產品結構分析，局部實體連接部分壁厚僅為2.5mm，符合薄壁（bì）零件的結構特點。從（cóng）加（jiā）工工藝分析，在保證產品精（jīng）度的同時，控製產（chǎn）品的變形尤為重要。

03

粗加工方案

3.1第一次粗加工

實施方（fāng）案:普（pǔ）通車床加工，自定心卡盤夾緊毛坯，原（yuán）圓形毛坯大餘量粗加工，工件單邊餘量0.5毫米（mǐ），保證（zhèng）整（zhěng）體形位公差精度< < 0.1毫米..

流程分（fèn）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（wèi）公差（chà）精度應< < 0.1mm(包括同軸度、垂直度和平整度)，為後續定位加（jiā）工做準備。

3.2第二次粗加工（gōng）

(1)對側第二次粗加工（gōng），對（duì）側第二次粗加工

方案（àn）:用三（sān）軸加工中心加工，立式自定心卡盤（pán）夾（jiá）緊工件底部的圓形毛坯。

1)工件的綠色區域應（yīng）進行兩次粗加工，單邊餘量為0.5毫米..

2)工件紅色區域（yù）的凹槽加工到位(即最終產（chǎn）品的區域加工（gōng）到位，不（bú）留餘量)。

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

流程分析如下（xià）。

1)根據產品結構和尺（chǐ）寸精度分析，得出紅色（sè）區域為減重區域（yù），因此加工到位（wèi），也滿足了產品內應力的二次釋（shì）放。

2)本工序完成孔對孔尺寸轉換（huàn）後，與大平麵一起形成“一邊兩銷”的經典夾緊（jǐn）定位方（fāng）式，為後續工裝設計做準（zhǔn）備[2]。

(2)正（zhèng）麵第二次粗加（jiā）工，正麵（miàn）第二次粗加工。

實施方案:五軸（zhóu）加工中（zhōng）心加工，專用工裝夾緊。

1)設計一麵兩銷五軸前銑（xǐ）專用工裝。

2)工件的綠色區域應（yīng）粗加工兩次（cì），單邊（biān）餘（yú）量為0.5毫米

3)工件紅色區域的（de）凹槽加工到位(即最終產品的區域加工到位，不（bú）留餘量)。

流程分析如下（xià）。

1)根據產品結構和尺寸精度分析，得出圖7中紅色區域為減（jiǎn）重區域，因此（cǐ）加（jiā）工（gōng）到位（wèi），也滿（mǎn）足了產品內（nèi）應力的二次釋放。

2)工件是中（zhōng）空結構的薄壁零件，應（yīng）優先考慮工件的垂（chuí）直力，而不是徑向力。設計（jì）思路（lù）如下:①定位麵的（de）設計思路。結（jié）合前（qián）麵的程序，孔與孔之間的尺（chǐ）寸換算後（hòu），遵循一邊兩銷夾緊的原則，綠色一邊為定位麵，兩個（gè）紅色銷為限位[3]。②夾緊方式的設計思想。結合前麵的工藝，經過孔與孔（kǒng）之間的尺寸換算（suàn），設計了四個內六角螺釘，工件主螺（luó）紋的裝夾方式為反拉。考慮到此（cǐ）過程中（zhōng）工件銑削餘量較大，在工件頂部加了一個圓形蓋板，對工件起到了（le）很好（hǎo）的穩定作用。

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時效處（chù）理

入爐溫度（dù）:室溫；升溫速率（lǜ）:127℃/h；保持溫度:(185±10)℃;保溫時（shí）間:4-5小時；冷卻速度:43℃/小時；冷卻（què）方式:隨爐冷卻；排出溫度:室溫。

工藝（yì）分析:①消除工件加工過（guò）程中（zhōng）的內應力。②穩定工（gōng）件的基底結構。

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關鍵（jiàn）零件的精加工方案

5.1車床加工（gōng）

實施方案:數控車床加工，設計專用（yòng）工裝夾（jiá）具。

1)基準麵看（kàn）到自（zì）由狀態的光。在車床上鏜軟爪，輕夾藍色外圓，貼緊端麵，翻紅大麵見光。

2)精車工件正麵（miàn）。專用（yòng）夾具夾緊(同（tóng）五軸前銑夾具)，精車工件所有內孔區域和外圓紅色區域。

3)反向車削工（gōng）裝。用專用芯軸（zhóu）夾緊內孔，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（zài）0.01毫米以內。車削工件（jiàn）反麵和（hé）燕尾槽。裝夾方法:精車外（wài）圓紅色（sè）區域和燕尾槽，達到尺寸要求。

流程分析如下（xià）。

1)基準（zhǔn）麵在自由狀態下曝光，實際上就是熱處（chù）理後的基準麵，屬於這個工（gōng）藝的關鍵點。一個（gè）看似簡單的動作，其實是個謎。比如在初始工序中，精加工過程中沒有校正基準麵（miàn），工件加工後尺寸公差和形位公差超差。然（rán）而，對夾（jiá）緊（jǐn）方案的分析是合理的，其原因是忽略了鋁合（hé）金的塑性變形。為了解決這一問題，經過反複（fù）試驗，得出（chū）了基（jī）準麵應在自由狀態下加工的結論。

工（gōng）件的自由狀態是由剛性條（tiáo）件支撐的（de）工件的狀態。一般來說，意味著工件（jiàn）的當前狀態具有良好的強度（dù）。因此，對（duì）於精度較高的結構件，需要在（zài）精加工前使工件具有剛性，從而為工件在（zài）精加（jiā）工前創（chuàng）造剛性條件。在剛性條件的支撐下，可以再次修（xiū）正基準麵，而且（qiě）修正量必須小，基準麵才能見光。這就（jiù）是在自（zì）由狀態下修正基準麵（miàn）的意義（yì），非常重要（yào）。

在工件（jiàn）內孔加工完成之前，工件是剛性的。在此基礎上（shàng）加工基（jī）準麵，所（suǒ）以平麵是平的，所以這個工（gōng）序很關鍵。

2)根據產品結構特點（diǎn），結合各工序基準統一的原則（zé），尋求設計工裝的共性（xìng），最（zuì）終完成（chéng）精加工工序專用工裝（zhuāng）的設計。這種設計方案與五軸前銑工裝的設計方案一模一樣，不僅簡化了每道工（gōng）序各種工裝的現象（xiàng），而且工（gōng）裝（zhuāng）可更換。

3)根據產品燕尾槽結（jié）構，自製燕尾槽車刀，既保證了產品精度，又節約了刀（dāo）具成本（běn）。

4)車削工件反麵專用（yòng）芯軸工具的設計思路（lù）:①芯軸與工（gōng）件內孔屬於精密間隙配合方（fāng）式，遵循孔與軸的基準換算原理。②工裝上（shàng）增加了（le）一個長圓柱銷（xiāo），既（jì）起到防轉的作用，又便於工件與（yǔ）工裝之間作用力的傳遞。

5.2銑床工藝

實施方案:五軸加工中心加工，專用工裝夾緊。

流程分析如下。

1)反銑專用工裝（zhuāng）的夾緊設計思路（lù）: ①定位麵的設計思（sī）路。仍然遵循一麵兩銷的夾緊原理。兩個（gè）綠色（sè）表麵是定位表麵，底部的兩（liǎng）個（gè）紅色引腳是受限的。②夾緊（jǐn）方式的（de）設計思想。根據工件的（de）螺紋位置（zhì），設計了圓形花形壓板，並增加了（le）中心圓形壓板（bǎn），防止側鉤銑削振動（dòng）。

2)工件反麵的精加工分兩步進行。主要原因是工件反麵的掛鉤伸出太長。在沒有圓形壓板的情況下，鉤區出現（xiàn）振刀現象，表麵粗糙度不達標。

3)在最後一道工序中，銑床（chuáng）會（huì）對該工序的關鍵（jiàn）部位進行精加工，加工內容較少，不會影響整體精度，也不會產生內應力。工件加（jiā）工後，經檢驗（yàn）符合圖紙要求（qiú）。

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結束語

圓形鋁合（hé）金（jīn）結構泵（bèng）殼芯全過（guò）程（chéng）開發的技術（shù）要（yào）點主要體現在以下三個（gè）方（fāng）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（jǐn），以消除工（gōng）件基準麵的變形（xíng）。③產品加工過（guò）程中多次釋放（fàng）內應力。以上三個方麵相輔相成，才能（néng）完成高精度的產品。