特殊形狀零件加工方法探討

針對如圖1所示的零件形狀或類似形狀的零件，兩端呈階梯圓柱或圓臺形，中間為正六棱柱，中心為階梯狀空心圓柱，且六方兩端的圓柱直徑與六方的對邊距離接近。初步分析其加工方法主要有以下幾種：  

    (1)機械切削加工：即采用車削和鉆削的加工方法；  
    (2)冷擠壓加工：無切削加工；  
    (3)擠壓加切削：即先擠到一定的形狀以后，再進行切削加工，這樣可以降低擠壓模具的設(shè)計和制造難度，特別是A段的難度。

  
  
    圖1　特殊形狀零件 
    下面對各加工方法的工藝及特點分述如下：  

    1　機械切削加工  

    采用機械切削加工的方法，首先要選好原材料(如六方鋼)，然后按下述工藝進行加工：  

    車大徑外圓F；車小徑外圓E；鉆孔D；切斷；重新裝夾掉頭車A；打中心孔；鉆預(yù)孔；鉆鉸孔B；鉆鉸孔C。  

    上述加工工藝適用于在普通車床上加工，每個零件大約需要加工時間15分鐘，如果改用六軸自動車床進行加工，可達到20～30秒鐘加工一件，各工位工藝如下：  

    (1)粗車外圓F，A加工到尺寸；鉆孔B超過孔深的1/2；  
    (2)粗車小徑E；鉆孔B到規(guī)定尺寸；  
    (3)精車外圓F到尺寸；鉆孔C超過孔深的1/3；  
    (4)滾字(型號)鉆孔C超過孔深的2/3；  
    (5)精車小徑E，退刀槽；鉆孔C到尺寸；  
    (6)切斷。 

    2　冷擠壓加工  

    冷擠壓是金屬壓力加工中的先進工藝之一，它具有以下優(yōu)點：  

    (1)節(jié)約原材料。冷擠壓是一種塑性加工工藝，它在不破壞金屬性質(zhì)的前提下使金屬體積作塑性轉(zhuǎn)移，達到少切削、無切削而使金屬成形。這樣就避免了切削加工時形成的大量金屬廢屑，大量節(jié)約鋼鐵及各種金屬材料。 
　　(2)提高勞動生產(chǎn)率。冷擠壓在壓力機上進行生產(chǎn)，操作方便，容易掌握，生產(chǎn)率很高。 
　　(3)可加工形狀復(fù)雜的零件。 
　　(4)冷擠壓件的強度大，剛性高。 
　　(5)冷擠件可獲得理想的表面光潔度及尺寸精度。  

    如圖一所示零件的冷擠壓工序為：  

    下料及鐓平；退火；預(yù)沖孔；擠六方；正反擠、大孔成形；反擠成形；小孔沖成形。  

    如果具備500噸壓力機，上述第2～6道工序可在同一臺設(shè)備上連續(xù)完成，如果不具備500噸壓力機，也可利用30～100噸沖床分別完成。  

    工序變形簡圖如下：  

  
    圖2　工序變形簡圖 
    3　工藝比較  

    3.1　材料利用率  

    機械加工的材料利用率為：26.48%(六方鋼)  
    冷擠壓的材料利用率為：98.25%  
    冷擠壓的材料利用率是機械加工的3.71倍。  

    3.2　加工時間  

    機加：六軸自動車床加工為30秒；單臺普通車床為15分鐘。 
沖壓：自動送料500噸壓力機為2～3秒；單臺沖床加工總時間為18秒。  

    4　關(guān)鍵工序分析  

    從前面冷擠壓的各道工序看似乎都不是太難，但一旦動手去做，就會發(fā)現(xiàn)擠六方工序比較困難，其主要問題是�JA與六方的對邊距離S太接近，只有1mm左右，這種結(jié)構(gòu)勢必導(dǎo)致模具的壓套壁厚太薄，就很容易引起模具崩裂。事實證明也是如此，在試制階段，沖幾個工件就發(fā)現(xiàn)壓套崩裂了，那么怎樣才能解決這個矛盾呢?經(jīng)過仔細分析研究和試驗，解決方案有如下三個：  

    第一：采用較好的材料制作壓套。一是采用較好的彈簧鋼，另外也可采用一些比較新的材料，如65Nb，可以提高模具的使用壽命。  

    第二：從模具制造工藝解決。如圖3所示，在活動壓套的加工過程中，就事先用鉬絲割開，這樣就能很好地解決壓套的崩裂問題。  
  
    圖3　模具制造工藝圖 

    第三：在設(shè)計六方工序時，將前面A處也擠成六方，擠壓成形以后再在車床上加工A。這樣，模具設(shè)計就簡單得多，模具的結(jié)構(gòu)強度大大提高，模具的壽命也就大大延長。