◎李曉斌

一、產(chǎn)品介紹

本文所介紹的預(yù)埋件墊板是我公司生產(chǎn)制造的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆中預(yù)埋件部分中的一個(gè)工件。其主要作用是在預(yù)埋件支承面與壓力容器支承面中間，通過(guò)螺栓將他們把合后，起到調(diào)節(jié)及支承作用。

二、加工難點(diǎn)分析

該項(xiàng)目預(yù)埋件部分中的墊板厚度尺寸為10mm，內(nèi)孔為φ2360mm、外圓φ2820mm；材質(zhì)為Q235A 的大直徑薄板類(lèi)回轉(zhuǎn)體環(huán)形件，上、下兩端面全平面加工后平行度要求0.8mm 以?xún)?nèi)，粗糙度要求Ra1.6 以?xún)?nèi)，其加工難點(diǎn)為：

1.由于工件的結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)致常規(guī)的薄板類(lèi)工件加工用機(jī)床（刨床及磨床）無(wú)法滿足其加工要求。

2.由于墊板毛坯是由2 塊半圓弧板拼焊而成，且厚度較薄，所以工件在轉(zhuǎn)運(yùn)，翻身過(guò)程中焊縫處極易變形。

3.由于墊板厚度比較薄，剛性較差，加工過(guò)程中受切削殘余應(yīng)力、切削熱、夾緊力等因素的影響，工件極易產(chǎn)生局部或整體塑性變形。

4.墊板上、下兩端面要求工件需要在一次裝夾狀態(tài)下完成一個(gè)端面的加工，對(duì)工件的裝夾及加工方式提出嚴(yán)格要求。

三、加工方法研究

（一）切削殘余應(yīng)力對(duì)變形的影響

1.殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。

（1）熱塑變形效應(yīng)。在切削過(guò)后產(chǎn)生的切削熱是表層收縮多，里層收縮少。表層的收縮受里層的牽制，因而表層存在張應(yīng)力，里層存在壓應(yīng)力。（2）里層金屬?gòu)椥缘幕謴?fù)。已加工表面形成之后，因刀具的作用力消失。彈性變形趨向復(fù)原，但受到表層金屬的牽制，因而在表層造成應(yīng)力狀態(tài)。

2.減小殘余應(yīng)力對(duì)變形影響的措施。

（1）粗、精車(chē)工序要分開(kāi)，必要時(shí)應(yīng)在粗車(chē)后進(jìn)行時(shí)效處理。（2）可以采用對(duì)稱(chēng)加工方法，使上、下端面加工時(shí)受力均勻。（3）在刀具方面。在刀具耐用度允許的情況下，選用較大的刀具前角和主偏角。（4）切削三要素的影響。加工時(shí)可以?xún)?yōu)先需用大的切削深度，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量，小的切削速度來(lái)減小殘余應(yīng)力。并保證切削為連續(xù)進(jìn)給，避免刀具在工件的某一位置停留，以防止工件局部過(guò)熱，產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。

3.實(shí)際案例。

墊板由2 塊180°的圓環(huán)板拼料組焊而成，最終精加工完成后保證其平面度及平行度在0.8mm。由于組焊后，焊接應(yīng)力集中和雜亂無(wú)章，導(dǎo)致端面變形不規(guī)則且平面高低點(diǎn)差值較大。所以，在粗加工時(shí)，將兩端交替均勻見(jiàn)光見(jiàn)平即可，內(nèi)孔及外圓暫不加工，保證最大實(shí)體，為后續(xù)半精、精加工留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，進(jìn)行時(shí)效將殘余應(yīng)力釋放。

（二）切削熱對(duì)變形及加工精度的影響

1.切削熱的產(chǎn)生。

（1）單位時(shí)間內(nèi)，在刀具的切削作用下，切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形所轉(zhuǎn)化的熱能。（2）單位時(shí)間內(nèi)，刀具前、后刀面與切屑底部摩擦后產(chǎn)生的熱能。（3）切削速度對(duì)切削熱的影響最為顯著。隨著切削速度的提高，切削溫度將明顯上升。

2.減小切削熱對(duì)變形及加工精度影響的措施。

（1）選擇工作穩(wěn)定性好的機(jī)床，縮短加工時(shí)間。（2）改善主軸的潤(rùn)滑及冷卻條件。（3）減少切削熱，可采用在切削速度不變的情況下，適度加大走刀量，以及選用前角及主偏角大的刀具來(lái)減少。（4）進(jìn)給量對(duì)切削熱也有一定影響。進(jìn)給速度很高時(shí)，切削區(qū)的熱量來(lái)不及傳遞給工件，所以絕大部分熱量留在切屑內(nèi)，有切屑帶走，工件不受切屑熱的影響，因而防止了熱變形。（5）增加外部冷卻，以減少切削熱。

3.實(shí)際案例。

（1）加工墊板我們所選用的機(jī)床為5.3米數(shù)控立式車(chē)床，其穩(wěn)定性和精度均滿足工件精加工要求。（2）墊板在5.3 米數(shù)控立車(chē)加工時(shí)選用的冷卻方式為噴霧冷卻法。噴霧冷卻是切削液被壓縮空氣通過(guò)噴霧裝置霧化，并被高速?lài)娚涞角邢鲄^(qū)。噴霧冷卻優(yōu)點(diǎn)有：冷卻速度可調(diào)范圍廣，可從風(fēng)冷到全水冷；冷卻比較均勻；可節(jié)省冷卻水。

（三）夾緊力對(duì)變形的影響（包括加工中工件震動(dòng)對(duì)變形的影響）

1.夾緊力的產(chǎn)生。

夾緊力產(chǎn)生在工件與夾具的接觸區(qū)域上。理想的夾具不應(yīng)該產(chǎn)生任何的變形，但是在許多情況下，由于夾具的制造或設(shè)計(jì)不合理，工件在夾緊力的作用下發(fā)生變形。

2.減小夾緊變形的影響措施。

（1）增加輔助支撐和輔助加緊點(diǎn)。（2）合理的裝夾方式，分散著力點(diǎn)和增加壓緊接觸面積。（3）選擇適當(dāng)?shù)募泳o點(diǎn)。盡可能使夾緊點(diǎn)和支撐點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支撐上。（4）粗、精加工時(shí)，選用不同的夾緊力。

3.實(shí)際案例。

在立車(chē)加工過(guò)程中，由于墊板直徑大，厚度薄剛度很弱，所以在裝夾過(guò)程中將工件至于等高墊鐵上，用壓板均勻地頂在工件周?chē)ｍ斁o力不要過(guò)大，保證定位端面與墊鐵緊密接觸，在夾緊點(diǎn)附近用百分表檢驗(yàn)工件是否產(chǎn)生了夾緊力變形，以保證自然狀態(tài)下夾緊。

（四）熱處理對(duì)變形的影響

1.熱處理變形的產(chǎn)生。

（1）金屬在熱處理過(guò)程中發(fā)生相變。高溫時(shí)的奧氏體，冷卻后變?yōu)轶w積比奧氏體大的馬氏體。因而表層金屬膨脹。但受到里層金屬的牽制。結(jié)果，是表層出現(xiàn)壓應(yīng)力，而里層存在拉應(yīng)力。（2）在組焊過(guò)程中，焊縫中留有殘余應(yīng)力。熱處理將焊縫處殘余應(yīng)力釋放，導(dǎo)致工件變形。

2.應(yīng)對(duì)熱處理變形的措施。

（1）工件在熱處理前應(yīng)留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?，保證變形后加工中能滿足尺寸要求。（2）盡量減少熱處理次數(shù)。

3.實(shí)際案例。

在生產(chǎn)制造過(guò)程中，考慮焊接、熱處理變形等因素，根據(jù)以往制造經(jīng)驗(yàn)墊板單邊留有5mm 的加工余量比較合理，能夠滿足精加工的需要。

（五）吊裝運(yùn)輸對(duì)變形的影響

1.吊裝及運(yùn)輸過(guò)程中變形的產(chǎn)生。

（1）吊裝及運(yùn)輸中由于起吊和翻轉(zhuǎn)時(shí)吊點(diǎn)選擇不合理，導(dǎo)致工件受力不均勻。（2）吊運(yùn)中鋼絲繩選擇不合理，導(dǎo)致工件被鋼絲繩夾變形。（3）運(yùn)輸過(guò)程中，工件固定不勞，導(dǎo)致磕碰變形。

2.應(yīng)對(duì)吊裝及運(yùn)輸過(guò)程中變形的措施。

（1）制作專(zhuān)用輔具，確保在起吊、翻轉(zhuǎn)及運(yùn)輸中防止工件變形。（2）選擇適當(dāng)長(zhǎng)度的鋼絲繩。（3）減少起吊、翻轉(zhuǎn)及運(yùn)輸次數(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)大直徑薄板類(lèi)回轉(zhuǎn)體環(huán)形工件加工中容易引起變形的各種因素的分析和在墊板加工中實(shí)踐的應(yīng)用，有效地保證了零件的加工質(zhì)量，使墊板的尺寸公差及形位公差得到有效的控制，并且最終的裝配精度也得到了很好的保證，完全滿足了產(chǎn)品技術(shù)條件和圖紙的要求。由于目前我公司內(nèi)部已經(jīng)有成功案例，效果理想，所以該工藝方法和防變形措施可以推廣應(yīng)用到相關(guān)類(lèi)型的大型薄壁筒節(jié)零件和焊接件上。