加长薄壁铝合金两瓣瓦的高效加工方法

针对加长薄壁铝合金两瓣瓦批量加工过程中出现的变形量大的产品质量问题进行工艺改进，改变固有加工模式，采用先剖开后车削的方案，使两瓣瓦在半剖开的状态下加工，变形量控制在0.05～0.15mm，满足使用要求。1

序言图1所示两瓣瓦材料为2A12-T4铝合金，结构为对称结构，尺寸精度及几何公差要求都非常严，全长mm，外径mm，内径mm，最薄处单边厚2mm，要求内径与外径同轴度为φ0.15mm。未切开前是典型的加长薄壁铝合金筒状工件，切开后形成两瓣瓦成品，工作时成对使用，要求一对工件对扣在一起能满足图样要求，且工件之间的缝隙宽度＜0.5mm，给加工提出了很大的难题。图1两瓣瓦2

原加工工艺存在的问题现有工艺路线是先将工件内外径车削至成品尺寸后再切开，车削过程中为了消除工件的内应力，将切削余量分两次去除，且增加了两次人工时效。两瓣瓦原加工工艺流程：下料→粗车外径→平左端面、粗车左内径→平右端面、粗车右内径→固溶时效→粗车外径→平右端面、半粗车右内径→平左端面、定全长、半精车左内径→人工时效→半精车外径→精车内膛→精车外形→人工时效→铣削剖开（线切割/水切割）→钳工校正→检验。此加工方法在切开之前，基本保证了工件尺寸，由于工件壁厚太薄，在剖开成形后，两瓣瓦因状态改变，内应力释放，所以产生了严重的胀口变形，铣削切开变形量为2～3mm，且工件对扣后无法满足图样要求。分析认为是切开时装夹和机械加工应力联合作用导致工件变形。采用装夹力和切削力比较小的水切割和线切割进行试验，水切割切开变形量为1.2～1.7mm，线切割切开变形量为0.7～1.1mm，均未达到图样要求。3

改进后的加工工艺为了解决工件变形大、缝隙大的问题，改变固有的思维模式，改进工艺方法，创造性地采用先切开、后车削的方案，其好处在于工件在成形之前切开，应力已经释放，尺寸公差和几何公差均不受形态变化的影响，从而使工件在对扣状态下既能保证满足图样要求，两瓣瓦的缝隙宽度又能控制在0～0.2mm，满足使用要求。改进后的两瓣瓦加工工艺流程：下料→粗车全长→对称剖开→车定位锥面→精车外形→精车内径→去毛刺→检验。详细的工艺方案内容如下。（1）下料工件毛坯原材料为GB/T4437.1—2000铝及铝合金热挤压管中的φ130mm×12.5mm的2A12-T4管，采用带锯机下料，单件长度815mm。（2）粗车全长将已下好料的管两端见光，控制全长尺寸＞810mm。（3）对称剖开采用卧式铣床加工，将工件用压板固定在V形铁上，打表找正工件，用2mm厚片铣刀将工件对称剖开，并用锉刀对铣削平面进行修整，保证铣削平面平整光滑无毛刺。图2为铣削剖开的两瓣瓦。图2铣削剖开的两瓣瓦（4）车定位锥面设计定位锥面作为工艺台阶。采用车定位锥面专用夹套装夹两瓣瓦，该夹套采用35CrMnSiA材料，淬火硬度40～45HRC，保证了夹套的强度。夹套上每90°均布4个M14螺纹孔，螺钉端面需平整光滑，保证定位夹紧准确。使用时将两个夹套分别固定在对称剖开铝筒毛坯的上下两端，其中两个对称螺钉对正两瓣瓦缝隙处，先轻轻预紧这两个螺钉，使对称剖开处平整，防止两瓣瓦错位。然后压紧两瓣瓦圆弧顶点处的两个螺钉，使两瓣瓦对称压合，保证工件铣削平面均匀接触无缝隙，将固定好的两瓣瓦采用双顶的方式装夹在车床上，车外圆基准面（见图3）。以外圆基准面为定位基准，车削两端面及内径定位止口（见图4），控制全长810mm。采用两顶方式装夹工件，车削两端锥角为20°的5m深的定位锥面（见图5）。在车削过程中需采用与之配合的定位套检验锥度，并控制定位套与端面间隙在0.15mm之内，保证在压紧的情况下定位牢固准确，控制工件全长800mm。车削定位锥面及全长尺寸如图6所示。图3车外圆基准面图4车内径定位止口图5车定位锥面图6车削定位锥面及全长尺寸（5）精车外形采用车外径专用夹具装夹两瓣瓦（见图7），在夹套不拆卸的情况下，将左、右定位套装入工件内径两端，与定位止口相配合，保证配合间隙在0.05～0.1mm。将左定位压盖与工件先后套在中心轴上，左定位压盖与定位锥面相配合；将右定位压盖安装在工件右端，与定位锥面相配合，预紧压紧螺母，卸掉夹套。用顶尖定紧心轴，旋紧压紧螺母，保证工件装夹稳固。车削工件外径（见图8），加工至成品尺寸。外径加工好的半成品如图9所示。图7采用车外径专用夹具装夹两瓣瓦1—中心轴2—左定位压盖3—左定位套4—工件5—右定位套6—右定位压盖7—压紧螺母图8车削工件外径图9外径加工好的半成品（6）精车内径采用图10所示车内孔专用夹具装夹两瓣瓦，该专用夹具由夹具本体及压盖组成，采用两端螺纹旋紧的方式装夹工件，夹具本体内外径通过磨削加工，内外径同轴度＜0.015mm。将工件装入专用夹具内，工件外径与夹具内径采用间隙配合，间隙为0.05～0.1mm，采用压盖压实工件端面，车削过程分多刀去除内孔加工余量，在最后一刀精加工时，适当调小压盖压紧力，减小夹紧力过大带来的变形，车削内孔至成品尺寸（见图11），并去除定位锥面。图10车内孔专用夹具1—左端压盖2—夹具本体3—工件4—右端压盖5—中心架图11车削内孔至成品尺寸

（7）去毛刺卸下工件，对工件进行同组标记，方便成对使用，对称剖开处锐角倒钝、去毛刺。（8）检验成品检验。加工完的两瓣瓦成品如图12所示。

图12加工完的两瓣瓦成品4

结束语针对加长薄壁铝合金两瓣瓦进行的工艺创新，