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【摘 要】薄壁环形零件由于刚性差，在加工中极易产生变形，并且加工后的产品内部存在应力，在自然状态下零件易发生严重变形而无法满足精度要求。因此，保证薄壁环形零件的尺寸精度和形位公差是车削加工中的难点。本文所叙述的薄壁环形零件材料为2Cr13，淬火硬度为28～34HRC，加工时切削力大，增加了零件的加工难度。王阳大师工作室针对该类零件的加工进行研究探讨和试验加工，摸索出一条薄壁环形零件的优化加工方案，有效解决了该类产品的加工难题。
【关键词】薄壁；易变形；难加工
前言：
涡轮端预紧弹簧挡盘材料2Cr13，是典型的薄壁环形，由于该类型零件的变形、应力大等问题。常出现薄壁零件加工后，机床上测量合格，但自然放置后，测量结果与机床上发生偏差。通过多次试验，零件均未达到设计要求，因此，解决薄壁环形件的加工应力和变形问题，成为保证产品质量的关键问题。
1.加工工艺性分析
2Cr3为耐酸不锈钢，材料的强度较高，耐磨性较好，适合制作阀芯、阀片等。图1所示为涡轮端预紧弹簧挡盘，零件各部位尺寸精度均较高， 零件壁厚仅为3mm，且零件形位公差要求较高，零件内壁相对基准A的垂直度为0.025μm，相对基准B的平行度为0.01μm，相对基准A的同轴度为0.03μm、0.025μm。并且长度尺寸9.60 -0.02、50 -0.02、30 -0.03在加工时难以同时保证。为实现产品的顺利交付，需要研究一套加方案，既能保证零件的加工精度，又能减少零件的加工应力，防止零件因加工应力而产生变形超差。
图1 涡轮端预紧弹簧挡盘
2.制定加工方案
通过分析该零件变形问题，初步制定了3套加工方案，并进行产品的试验加工，寻求最佳加工方案。
2.1方案一
（1）对毛料进行淬火处理，材料硬度达到28HRC～34HRC；
（2）粗车外形，各面留余量0.5，环端面留加长10；
（3）自然失效：自然失效24h至48h；
（4）数控精车；
（5）线切割：去加长，环端面留磨量0.3；
（6）按图示2技术要求磨平面；
图2
（7）数控铣加工：加工凸起，应保证小切深，多次加工，防止变形；
（8）磨加工：按图3所示尺寸磨三瓣；
图3
（9）钳加工：首先去磨加工产生的毛刺， 锐边打钝为R0.2mm；然后按图3研修H处（6处，三个齿根局部H部分允许低于平面D 0.1mm～0.2mm）。
2.2方案二
考虑到薄壁环状零件易变形、难加工，尤其是在自由状态下易发生应力变形而难以满足各项技术要求的特点，要求在薄壁环状零件的加工工艺性上提出解决方案，以消除加工产生的应力，最大限度减少零件的应力变形，由此提出方案二：
（1）车工开荒；
（2）热处理：淬火，硬度达到28HRC ～34HRC；
（3）车加工：粗加工外形，环端面留加长10；
（4）自然时效：自然时效24h至48h。
（5）数控车精加工外形；
（6）磨加工：按图4所示尺寸加工。
图4
（7）数控铣加工：加工凸起，应保证小切深， 多次加工，防止变形；
（8）磨加工：磨三瓣凸起的底部；同方案一（8）
（9）钳加工：同方案一（9）
（10）线切割：去加长。
（11）磨加工：按图5所示尺寸加工。
图5
2.3方案三
考虑到加工时零件易变形，增加了线切割工序和精磨工序，并制作了车加工夹具和小工装以确保该产品在加工过程中不发生变形，确保零件满足技术要求。
在方案一基础上，在（7）步骤前增加线切割，为（7）步骤开荒，减少数铣加工余量。其余一致。
3.试验加工
经过上述三种方案的工艺生产准备后，分三批（每批4件）按工艺内容单个进行试验加工。从车加工工序开始，周转箱必须满足零件软着陆，不得有倾斜，变形现象存在，杜绝一切人为因素所造成的零件变形的可能，确保该产品试验完成。最后经过检测部门检测，按方案三所加工的试验产品，自由状态下的检测结果完全满足该设计图纸的各项技术条件和精度要求。在正式加工零件过程中，首先采用了自制专用压板来加工该零件的主要尺寸，并适当调整切削刀具的角度，降低切削力，使零件在切削过程中实现无变形，并降低零件内部应力；其次采用了电加工方法对多余处进行无切削力切除，最后经数控加工以保证其尺寸精度。最终获得100%符合设计要求的薄壁环状零件。
4.结论
采用先出加工方案后评审的生产准备路线，并通过三种加工方案的研究与试验，最终获得了符合产品设计需求的加工工艺方法，解决了薄壁零件在加工中存在的易变形等加工难题，减小薄壁零件的加工应力，使薄壁零件在自由放置后仍能满足设计要求的尺寸、形状精度。
【关键词】薄壁；易变形；难加工
前言：
涡轮端预紧弹簧挡盘材料2Cr13，是典型的薄壁环形，由于该类型零件的变形、应力大等问题。常出现薄壁零件加工后，机床上测量合格，但自然放置后，测量结果与机床上发生偏差。通过多次试验，零件均未达到设计要求，因此，解决薄壁环形件的加工应力和变形问题，成为保证产品质量的关键问题。
1.加工工艺性分析
2Cr3为耐酸不锈钢，材料的强度较高，耐磨性较好，适合制作阀芯、阀片等。图1所示为涡轮端预紧弹簧挡盘，零件各部位尺寸精度均较高， 零件壁厚仅为3mm，且零件形位公差要求较高，零件内壁相对基准A的垂直度为0.025μm，相对基准B的平行度为0.01μm，相对基准A的同轴度为0.03μm、0.025μm。并且长度尺寸9.60 -0.02、50 -0.02、30 -0.03在加工时难以同时保证。为实现产品的顺利交付，需要研究一套加方案，既能保证零件的加工精度，又能减少零件的加工应力，防止零件因加工应力而产生变形超差。
图1 涡轮端预紧弹簧挡盘
2.制定加工方案
通过分析该零件变形问题，初步制定了3套加工方案，并进行产品的试验加工，寻求最佳加工方案。
2.1方案一
（1）对毛料进行淬火处理，材料硬度达到28HRC～34HRC；
（2）粗车外形，各面留余量0.5，环端面留加长10；
（3）自然失效：自然失效24h至48h；
（4）数控精车；
（5）线切割：去加长，环端面留磨量0.3；
（6）按图示2技术要求磨平面；
图2
（7）数控铣加工：加工凸起，应保证小切深，多次加工，防止变形；
（8）磨加工：按图3所示尺寸磨三瓣；
图3
（9）钳加工：首先去磨加工产生的毛刺， 锐边打钝为R0.2mm；然后按图3研修H处（6处，三个齿根局部H部分允许低于平面D 0.1mm～0.2mm）。
2.2方案二
考虑到薄壁环状零件易变形、难加工，尤其是在自由状态下易发生应力变形而难以满足各项技术要求的特点，要求在薄壁环状零件的加工工艺性上提出解决方案，以消除加工产生的应力，最大限度减少零件的应力变形，由此提出方案二：
（1）车工开荒；
（2）热处理：淬火，硬度达到28HRC ～34HRC；
（3）车加工：粗加工外形，环端面留加长10；
（4）自然时效：自然时效24h至48h。
（5）数控车精加工外形；
（6）磨加工：按图4所示尺寸加工。
图4
（7）数控铣加工：加工凸起，应保证小切深， 多次加工，防止变形；
（8）磨加工：磨三瓣凸起的底部；同方案一（8）
（9）钳加工：同方案一（9）
（10）线切割：去加长。
（11）磨加工：按图5所示尺寸加工。
图5
2.3方案三
考虑到加工时零件易变形，增加了线切割工序和精磨工序，并制作了车加工夹具和小工装以确保该产品在加工过程中不发生变形，确保零件满足技术要求。
在方案一基础上，在（7）步骤前增加线切割，为（7）步骤开荒，减少数铣加工余量。其余一致。
3.试验加工
经过上述三种方案的工艺生产准备后，分三批（每批4件）按工艺内容单个进行试验加工。从车加工工序开始，周转箱必须满足零件软着陆，不得有倾斜，变形现象存在，杜绝一切人为因素所造成的零件变形的可能，确保该产品试验完成。最后经过检测部门检测，按方案三所加工的试验产品，自由状态下的检测结果完全满足该设计图纸的各项技术条件和精度要求。在正式加工零件过程中，首先采用了自制专用压板来加工该零件的主要尺寸，并适当调整切削刀具的角度，降低切削力，使零件在切削过程中实现无变形，并降低零件内部应力；其次采用了电加工方法对多余处进行无切削力切除，最后经数控加工以保证其尺寸精度。最终获得100%符合设计要求的薄壁环状零件。
4.结论
采用先出加工方案后评审的生产准备路线，并通过三种加工方案的研究与试验，最终获得了符合产品设计需求的加工工艺方法，解决了薄壁零件在加工中存在的易变形等加工难题，减小薄壁零件的加工应力，使薄壁零件在自由放置后仍能满足设计要求的尺寸、形状精度。