1 引言

　　生產(chǎn)中遇到許多易變形彈性薄片零件，如常見的墊圈、摩擦片、碟性彈簧，薄板、飛片等，它們剛性差、散熱困難、裝夾時(shí)易引起裝夾變形，加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)翹曲，嚴(yán)重影響零件的加工精度。對(duì)這類零件的熱處理技術(shù)及其加工時(shí)的精密裝夾技術(shù)進(jìn)行研究，即減少工件的熱處理變形及裝夾變形，減少變形工件對(duì)零件最終精度的影響，從而保證彈性薄片類零件的加工精度具有至關(guān)重要的意義。

　　在生產(chǎn)中，對(duì)大部分易變形彈性薄片零件在位檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其加工精度完全能滿足設(shè)計(jì)要求，但取下后發(fā)現(xiàn)其尺寸及形位公差發(fā)生了很大的變化，有的甚至大大超出設(shè)計(jì)許可范圍。其原因是：易變形彈性薄片零件的剛度較弱，再加上工件基準(zhǔn)面精度不高，平面度較差，工件因被吸住受大氣壓力或被壓住受壓緊力等裝夾力的作用而導(dǎo)致工件發(fā)生變形，在變形狀態(tài)下加工，盡管在位檢測(cè)發(fā)現(xiàn)工件的尺寸和形位公差均滿足設(shè)計(jì)要求，但取下來后工件變形恢復(fù)，其尺寸及形位公差發(fā)生了很大的變化，以至于超出設(shè)計(jì)要求范圍。

　　在位檢測(cè)另外一部分易變形彈性薄片零件時(shí)，發(fā)現(xiàn)工件的尺寸和形位公差與機(jī)床正常加工精度相去甚遠(yuǎn)，這是由于切削工件時(shí)切削力使工件發(fā)生了變形，切削刃離開后，變形部分恢復(fù)所致。

　　因此，提高零件精加工前的精度以及減少零件裝夾變形和減小切削力是提高易變形彈性薄片零件加工精度的重要措施。

　　2 提高彈性薄片零件加工精度的技術(shù)途徑

　　2.1 減少熱處理變形，提高工件精加工前的尺寸位置精度

　　對(duì)于力學(xué)性能要求較高的工件，一般都需要進(jìn)行熱處理，以提高工件的綜合力學(xué)性能。但由于淬火時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)體積要膨脹，產(chǎn)生很大的組織應(yīng)力，再加上快冷引起的熱應(yīng)力形成很大的內(nèi)應(yīng)力，致使工件淬火時(shí)產(chǎn)生變形，甚至開裂。對(duì)于易變形彈性薄片零件來說，由于剛度較弱，其變形更大。而要提高零件加工精度，則必須減少熱處理變形。

　　設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)與工藝密切結(jié)合，注意工藝條件的限制，盡可能從零件結(jié)構(gòu)上減少熱處理變形。

　　設(shè)計(jì)零件時(shí)選擇材料應(yīng)盡可能選用含碳量高或含合金元素高的鋼，因?yàn)橐话愫剂吭礁摺⒑辖鹪卦礁叩匿摚瑠W氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的終了溫度越低，淬火后殘余奧氏體越多，淬火時(shí)組織應(yīng)力越小，因而變形也越小。且合金鋼的淬透性好，一般采用油淬，工件在油中冷卻，冷卻速度較慢，熱應(yīng)力相對(duì)較小，故變形開裂傾向小。

　　設(shè)計(jì)工件時(shí)，如果沒有其它影響，應(yīng)盡可能增加端面凸緣，以增加零件的剛度。

　　工件淬火后必須立即回火，即將淬火后的零件再加熱到低于奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度，經(jīng)保溫一段時(shí)間后，冷卻到室溫。設(shè)計(jì)校型工裝，將剛淬火的工件放入校型工裝內(nèi)固定校型，再放入爐中與工件一起回火并定型，這樣可以很好地糾正工件淬火后的變形。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，外徑為Ø350mm，厚度為3mm的彈性型面零件在熱處理時(shí)采用校型工裝，其變形量為0.20mm，如不采用校型工裝，變形量將大于1mm。

　　2.2 裝夾方式的選擇

　　零件精加工時(shí)，應(yīng)著重考慮裝夾方式，盡量使零件在待加工狀態(tài)時(shí)與其自由狀態(tài)基本一致，即應(yīng)避免或減少裝夾變形，盡可能不采用吸住或夾、頂、壓等裝夾形式。

　　采用彈性夾緊機(jī)構(gòu)，使零件在自由狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)定位與夾緊。在工件與工裝定位面之間墊一層厚度均勻的0.5mm的橡膠，當(dāng)工件受夾緊力作用時(shí)，首先是橡膠被壓縮，工件彈性變形小，從而可以加工出精度較高的形面，松開后變形較小。這種方法適合于精度要求較高的基準(zhǔn)面加工。

　　工件用三點(diǎn)定位并夾緊，當(dāng)工件受夾緊力作用時(shí)，由于工件的面并未受力，所以不會(huì)產(chǎn)生裝夾變形，工件加工取下后變形也較小。支撐塊與工件之間如有空隙，應(yīng)填滿，必要時(shí)可墊橡膠。在生產(chǎn)實(shí)際中，如果工件尺寸大、壁薄，三點(diǎn)定位時(shí)工件受切削力作用有變形，則可增加輔助支撐予以解決。

　　將工件在自由狀態(tài)下用膠粘劑粘在定位盤上，由于膠粘劑在未固化前有流動(dòng)性，它可以填平工件與定位盤之間的間隙，當(dāng)膠粘劑固化后，工件與定位盤粘接在一起，成為一個(gè)整體，這樣不但對(duì)工件起到了定位作用，而且大大增強(qiáng)了工件的剛性。

　　對(duì)于彈性薄片零件，不能選用與加工面相對(duì)的面作為粘接面，因大部分膠粘劑在固化時(shí)體積要收縮，收縮不均會(huì)引起工件變形。因此對(duì)于彈性薄片零件，選粘接面應(yīng)選用工件外圓或內(nèi)孔。

　　選膠粘劑時(shí)宜選用粘附力強(qiáng)、固化時(shí)間快、去膠容易的膠種。氰基丙烯酸酯膠是一種固化時(shí)間快(只須3～5分鐘即可加工)、去膠較容易(放于熱水中或丙酮中浸泡即可)、粘附力強(qiáng)的膠種。采用這種膠作加工試驗(yàn)，結(jié)果令人滿意，只是去膠時(shí)采用丙酮浸泡時(shí)間較長(zhǎng)，影響加工效率。

　　粘接定位法所用粘膠劑應(yīng)盡可能少，所以粘接工裝一定要設(shè)計(jì)限位止口，使膠粘劑的定位負(fù)擔(dān)減少。同時(shí)，考慮到去膠時(shí)丙酮浸泡時(shí)間較長(zhǎng)，可在工裝上膠粘劑的相對(duì)位置設(shè)計(jì)幾個(gè)孔，通過該孔用機(jī)械敲打振動(dòng)的方法將工件取下。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只要方法正確，用機(jī)械敲打振動(dòng)取工件幾乎不會(huì)引起工件變形，只是在取工件前須用丙酮將暴露在外的膠粘劑清除。

　　采用粘接定位法作加工試驗(yàn)，工件為Ø350×3彈性薄片，材料是60Si2MnA，其定位，加工后兩面的平面度可達(dá)到0.02～0.03mm，平行度可達(dá)0.03～0.05mm。而如果采用大平面粘接定位，則加工后的平面度將大于0.20mm。

　　2.3 刀具選擇

　　減少直接作用于工件上的外力，是減少工件變形，提高加工精度的有效措施。增加刀具的主偏角和副偏角，可以減少切削力對(duì)工件表面法向方向的作用，從而可以有效地減少工件的變形。

　　實(shí)驗(yàn)表明，刀刃鋒銳度不同，切削力有明顯差別。切削深度較小時(shí)，差別更明顯。當(dāng)切削深度小到一定值時(shí)，單位切削力急劇增加。這是因?yàn)槌芮邢鲿r(shí)，切削深度和進(jìn)給量都很小，刃口半徑r的不同將明顯影響變形。r值增大將使切削變形明顯加大。在切削深度很小時(shí)，刃口半徑造成的切削變形占總變形的很大比例，r值微小變化將使切削變形產(chǎn)生很大的變化。所以在切削深度很小的精切時(shí)，更應(yīng)采用r值較小的切削刀具。

　　3 結(jié)語

　　彈性薄片零件加工精度難以保證的原因主要是工件熱處理后變形大，加工時(shí)工件在裝夾力的作用下產(chǎn)生變形，加工后工件變形恢復(fù)造成其尺寸及形位公差發(fā)生了很大的變化所致。切削力的直接作用也是工件變形的重要原因。要提高加工精度，其技術(shù)途徑是減少工件的熱處理變形，對(duì)工件進(jìn)行精加工時(shí)要盡量在自由狀態(tài)下固定并夾緊工件以減少裝夾變形，并盡量選用鋒利的刀具。