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摘要：

分層橡膠圈環(huán)槽的加工受零件材料特性及零件結(jié)構(gòu)尺寸的影響。實(shí)際加工制造過(guò)程中，在工藝設(shè)計(jì)階段存在零件難以裝夾、零件材質(zhì)較軟和加工槽尺寸小且深等技術(shù)難題。基于硅橡膠材料的特性，通過(guò)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)研發(fā)設(shè)計(jì)了改進(jìn)型工裝，并結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，磨制了專用刀具并調(diào)整了加工參數(shù)，有效解決了硅橡膠零件難加工的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：

硅橡膠；零件裝夾；加工工藝

橡膠類材料力學(xué)特性良好，尤其在耐摩擦、耐腐蝕和緩沖減振等作用方面效果顯著，多用于零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的填充及設(shè)備防護(hù)等。硅橡膠是多孔可壓橡膠材料中力學(xué)性能較好的一種，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝備制造方面。近年來(lái)，在國(guó)防工業(yè)裝備制造中采用硅橡膠材料進(jìn)行密封及填充的零件越來(lái)越多；然而，軍用橡膠圈零件通常有更高質(zhì)量要求，且具有產(chǎn)品批量小、技術(shù)要求高、加工周期短和毛坯采購(gòu)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，采用常規(guī)模壓方式處理不能滿足項(xiàng)目要求。因此，在實(shí)際加工制造過(guò)程中，應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源，協(xié)調(diào)加工工藝、工裝夾具和切削工具等加工要素，取長(zhǎng)補(bǔ)短，保質(zhì)保量地解決實(shí)際技術(shù)難題。

1問(wèn)題分析

在某產(chǎn)品研制過(guò)程中，急需一組錐形密封圈（見(jiàn)圖1），加工完成的密封圈使用之前是分層套疊的一組杯形零件（見(jiàn)圖2），尺寸不等的錐形密封圈也可按需組合使用，實(shí)物如圖3所示。用傳統(tǒng)的模壓方式在模具加工階段費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無(wú)法在短期內(nèi)完成，此外，項(xiàng)目所需為多品種、小批量零件，采用模壓方式經(jīng)濟(jì)性欠佳；因此，考慮用機(jī)械加工方式以常規(guī)簡(jiǎn)易機(jī)床為平臺(tái)，自制簡(jiǎn)易工裝和刀具，合理控制加工參數(shù)和潤(rùn)滑液，不斷完善加工方案使之趨于合理，并固化加工規(guī)程。密封圈材料為硅橡膠，邵氏A硬度為50～56，材質(zhì)較軟、難裝夾。由于對(duì)于加工表面及密封圈厚度有嚴(yán)格要求，加工槽尺寸較小，一般刀具無(wú)法加工。對(duì)于硅橡膠這類非金屬材料的切削加工而言，夾緊面積過(guò)小造成的夾緊力分布不均等夾緊不當(dāng)現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。工藝確定在一塊毛料中分布加工不同規(guī)格的密封圈。結(jié)合中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院實(shí)際制造資源和加工定位要求，確定密封圈的毛坯（見(jiàn)圖4）采用錐形模壓件。統(tǒng)一的毛坯件和配套工裝可根據(jù)產(chǎn)品研制需要加工不同直徑、不同厚度和不同錐度的密封圈。

2解決策略

2．1零件工裝處理為了保證加工精度，提高加工效率，零件的定位和裝夾至關(guān)重要。數(shù)控機(jī)床定位安裝的一般原則是在保證零件加工的精度和剛度的同時(shí)盡量節(jié)約加工成本，提高工作效率。對(duì)于常見(jiàn)規(guī)則零件，數(shù)控機(jī)床采用的通用裝夾方式有三爪自定心卡盤裝夾、兩頂尖裝夾、卡盤和頂尖配合裝夾以及心軸裝夾等；但上述常見(jiàn)的裝夾方式僅適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、找正容易的常見(jiàn)規(guī)則零件。本文針對(duì)某型號(hào)硅橡膠零件的車削加工，研究制作了內(nèi)孔與零件外圓斜面相配合的工裝（見(jiàn)圖5）。零件放入后，零件端面仍凸出工裝端面0．5mm。利用螺紋聯(lián)接使工裝的A面壓緊零件凸出的端面，以有效防止零件軸向變形。在工裝的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到零件結(jié)構(gòu)尺寸的特點(diǎn)，該工序加工深度較大，刀具強(qiáng)度較低，為避免刀具折斷，可以利用零件的徑向變形減小刀具所受的摩擦力，代替與零件內(nèi)孔配合的心棒的作用，進(jìn)一步提高加工效率。在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中，該零件除了裝夾困難，還存在尺寸為（0．2±0．1）mm厚度的薄膜破損的問(wèn)題。研究制作的工裝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了零件夾緊，應(yīng)在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，同時(shí)解決薄膜破損的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，薄膜尺寸為（0．2±0．1）mm，強(qiáng)度較低，當(dāng)零件向工裝內(nèi)裝入時(shí)，工裝腔體內(nèi)部氣體無(wú)法排出，在氣體壓力作用下薄膜很容易破損。為解決該問(wèn)題，在工裝上增加了排氣孔，保證氣體順利排出，避免薄膜損傷。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的工裝如圖6所示，裝夾過(guò)程如圖7所示。

2．2零件材料處理硅橡膠的撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度較高，伸長(zhǎng)率（1250％）和柔軟性能優(yōu)良，加壓變形率低。硅橡膠材料的力學(xué)特性基本符合滯彈性體應(yīng)力弛豫的普遍規(guī)律，即受外力情況下材料應(yīng)變隨時(shí)間減小至恒定值。這樣的材料特性決定了零件材質(zhì)較軟，難于裝夾固定，同時(shí)，受零件變形影響，刀具退出后就不能準(zhǔn)確進(jìn)入原有的加工位置，此外，該零件的刀具切削面尺寸較小，加工難度增加；因此，不適合采用傳統(tǒng)的進(jìn)刀加工—退出刀具—重復(fù)進(jìn)刀的方式，應(yīng)該針對(duì)材料特性及零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定特殊的加工工藝方案。為避免刀具折斷，在加工過(guò)程中應(yīng)保持高轉(zhuǎn)速，一次進(jìn)刀3mm且保持刀具不脫離零件，最后退刀，該方法解決了無(wú)法重復(fù)進(jìn)刀的問(wèn)題。

2．3加工刀具處理為解決加工槽短窄而且加工槽較深的問(wèn)題，研究分析了零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并磨制了專用刀具（見(jiàn)圖8）。該種刀具前端扁而薄，能切進(jìn)零件，后端尺寸加厚，保證刀具強(qiáng)度。膠質(zhì)零件在加工過(guò)程中阻力很大，為了防止刀具斷裂，研究制定了針對(duì)該零件特點(diǎn)的加工方案：先加工靠近內(nèi)孔的槽，再加工靠近外圓的槽。利用零件徑向變形（外圓由工裝限制無(wú)法外擴(kuò)，此處徑向變形是指指向軸線方向的徑向變形），有效減少阻力。當(dāng)加工靠近外圓的槽時(shí)，由于內(nèi)側(cè)的槽已經(jīng)加工完畢，零件實(shí)體減小，強(qiáng)度相應(yīng)降低，則產(chǎn)生相同變形所需的力減小，阻力也隨之降低，因此，降低了刀具折斷的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，產(chǎn)品合格率達(dá)到99．6％。大大提高了加工效率，滿足了生產(chǎn)進(jìn)度。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)分層橡膠圈環(huán)槽加工工藝的研究及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，采用本文所述的改進(jìn)型工裝及專用刀具，可以有效控制零件的裝夾變形，既保證了零件的尺寸準(zhǔn)確率及精度要求，又減少了刀具損耗風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了生產(chǎn)成本并提高了效率。研發(fā)的針對(duì)分層橡膠圈環(huán)槽加工工藝研究的工裝及刀具，在同類零件的工藝設(shè)計(jì)研究方面具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

作者：丁寧 丁朝臣 單位：中航光電科技股份有限公司 中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院