焊接壳体零件加工工艺研究

摘要：焊接壳体在加工时，在焊接变形量不等的情况下如何选定适合的加工参数；在焊接壳体毛坯件过高的情况下如何保证车序加工时精度及粗糙度，现已成为焊接壳体零件加工领域普遍关注的重点。因此，本文结合具体零件加工案例，研究了焊接壳体在加工过程中如何选择工艺、设备、工装、刀具的具体措施，并根据加工中存在的问题，提出了一套能够批量加工不同型号焊接壳体的加工方法。旨在提高焊接壳体零件加工水平。

关键词：焊接壳体；振动；变形；加工工艺

1、序言

壳体毛坯成型方式主要有两种，一是压铸成型，二是焊接成型，其中，压铸成型具有批量毛坯尺寸均衡、毛坯缺陷少、表面光滑、无焊道的优点，而焊接壳体具有适用范围广、生产周期短、强度高等优点，但因焊接后去应力会导致毛坯变形量不可控，以及焊道处与母材硬度不一致、加工发现焊道缺陷需返工重新加工等缺点。针对这种情况，需要减少车序的加工量，.减少工序、合并工序，优化加工参数、调整刀具，促进加工效率的提升。所以，针对焊接壳体零件加工工艺展开分析和研究具有重要意义。

2、焊接壳体结构分析

本文分析的焊接壳体为直筒型薄壳壳体，材质为Q235B，毛坯尺寸为φ1090mmX1110mm，壳体外表面均布有散热翅片，内侧有加工梯台，底部为带安装孔的安装脚，侧面有外挂线包的安装面，上表面为法兰结构，上侧带有4个吊耳。零件内孔分为三段加工尺寸，分别为852mm、851mm、840mm，最小壁厚为14mm，最小加工量为5mm，加工精度为0.01mm，外形轮廓度为5mm，表面粗糙度为Ra=3.2μm。该焊接壳体加工难点为：①毛坯高度较高，加工过程中存在工件振颤的情况；②装夹点较少，外表面均布散热翅片，无法固定装夹，仅能内卡爪及外压吊耳形式装夹；③加工量大，由于内壁为梯台结构，且为钢板滚圆焊接成型，毛坯余量一致，导致部分梯台加工量过大；④毛坯硬度不一致，存在焊缝，导致毛坯硬度不同，对刀片寿命影响较大[1]。综上所述，此零件加工难点主要集中在装夹找正，装夹力度需均衡，同时考虑刀具刀片选择上，避免振刀纹产生。

3、加工方案选择

3.1设备选型

按照图纸加工要求，选定由数控立车、龙门加工中心进行加工。其中，数控立车加工采用粗车、半精车、精车等工序；龙门加工中心加工采用端面铣面、打孔、侧面线包安装面铣面、铣槽、打孔等工序[2]。

3.2工艺方案确定

选定好数控立车、龙门加工中心设备后，按照焊接壳体尺寸及设备参数选择刀具，车序分为粗车、半精车、精车，粗车选择R1.2刀尖刀片、半精车、精车选择R0.4刀尖刀片，粗加工去除内腔及端面大部分余量，留1mm量，松夹具，测量具体尺寸，半精车、精车将剩余余量车削完成，测量粗糙度、尺寸精度。车序完成后，转龙门加工中心进行端面及侧面铣钻工序，注意侧面线包安装面的环形槽尺寸，加工完成后注意清理毛刺。

3.3装夹方式

车序装夹方式为内卡盘卡紧，T型块连接丝杠及压板卡紧四个吊耳，保证受力均匀，调整间隙及找正时注意工件位置，加铜皮调整间隙。龙门序装夹方式为压板压紧后找正即可。装夹方式是该焊接壳体加工的重点，在实际应用中要保证夹具方式满足壳体零件尺寸要求，加强零件刚性。

4、具体实施方式

（1）粗车序：车端面、车内孔（长度为尽主轴能够下移的深度），卸下产品翻身，掉头车端面，车内孔，各工序留1mm加工余量；

（2）半精车和精车序：车端面，车内孔（长度为尽主轴能够下移的深度），余量留0.5mm，紧接着精车，车端面和内孔，尺寸车削到位；卸下产品翻身，掉头车端面，车内孔，余量留0.5mm，紧接着精车，车端面和内孔，尺寸直接到位；

（3）龙门序：钻两端通孔和螺纹孔，铣侧面方框面和槽，钻孔攻丝；

（4）后处理：对工件进行刮毛刺，擦洗油渍及切削液，达到发货状态。

5、焊接壳体零件加工问题的改进措施与改进效果

5.1改进措施

该焊接壳体零件加工工艺采用“数控立车+龙门加工中心”的方式，但在实际应用中因为各方面加工因素的存在导致加工工艺及工序的应用受到影响，急需一套能够批量加工不同型号焊接壳体的加工方法，在解决问题的同时促进加工效率的提升。为此，该焊接壳体零件采用了如下优化加工方式：（1）针对焊接变形、加工余量过大等问题，通过更改工艺，增加焊接后内孔椭圆度检测，将最大加工量15mm改为10mm，其余加工量同步减少3mm，减少加工量；（2）针对工序过多问题，在加工时需翻转，更换附件头等，同时减少工序或者合并工序，将铣端面改为车床车削，减少龙门加工，也能够为龙门序装夹找正提供基准面，将温度传感器安装孔加工改为焊接时人工钻孔攻丝，减少更换附件头及找正情况，提高效率；（3）优化加工参数，调整刀具，车序在工装找正时均衡分散夹紧力，提高转速，并由原有0.8刀片改为1.2刀片，开粗更快[3]。

5.2改进效果

通过该焊接壳体零件“数控立车+龙门加工中心”方式的优化与改进，加工余量减少了40%，刀具经过优化后，粗车加工由原有的7天可降低为2.5天，单件可节省4.5天，为36h，按照交付计划，每月交付10件，每月可节省人工成本36h*1件*6元/h=21600元；龙门序优化装夹方式，减少加工温度传感器孔，单件可节省3h，按照交付计划，每月交付10件，每月可节省人工成本3h*10件*60元/h=1800元。合计单件节省39h，月节省21600+1800=23400元，效率提升1.9倍。

6、结束语

综上所述，在焊接壳体零件加工中，工件过高，会导致转速无法提升；焊接壳体存在变形，会导致加工量留量过大；没有此类大型壳体加工经验，参数选择仍需优化。所以，本文根据具体焊接壳体零件加工实例，介绍了“数控立车+龙门加工中心”方式，并根据该加工方式中在实际应用中存在的问题给出了有针对性的改进措施，不仅提高了焊接壳体零件的加工效率与加工水平，也降低了加工成本，具有较强的可操作性与指导性，可以为同类型的焊接壳体零件加工给予参考与帮助。

参考文献

[1]朱赞彬,李焕.压铸变速箱壳体加工工艺分析及优化[J].机械设计, 2021(S02):038.

[2]王永军,毕永杰.薄壁铝合金壳体零件加工方法探究[J].金属加工:冷加工, 2022(12):3.

[3]徐伟,秦立兵,李松.焊接壳体组成内孔加工变形分析及工艺改进[J].金属加工:冷加工, 2022(5):4.