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1 问题的提出
检测仪器的铝合金油缸如图1示。油缸内孔直径12mm,长111m,长径比9.25。内孔表面粗糙度Ra=(0.2～0.4)μm。受孔径和孔深的限制，常规的车削加工，由于刀杆细长，刚度和强度低而不能使用。采用钻孔-粗铰-精铰的加工方法，由于材料是铝合金，硬度低，易变形，易划伤，孔径小而深排屑困难，易形成刀瘤，加工后的内孔表面粗糙度不能稳定的达到Ra=(0.2～0.4)μm,尺寸精度也不稳定，成品率低，生产效率低，不适合批量生产。我们经过多次的试验和查阅资料，确定采用挤压加工的方法代替精铰工序。 （图片）
图12 挤压参数及挤压器的设计与计算
经过钻孔、粗铰后的油缸内孔，若想用挤压加工的方法替代精铰加工，保证图纸零件加工要求，挤压工具的设计，与其相匹配的挤压过盈量和其有关参数的确定，是至关重要的。其设计计算如下：
1）金属的挤压塑性变形量k
k=mi-b=0.85×0.065-0.0008=0.05445
取k=0.05
式中：m—变形系数；i—挤压过盈量；b—变形常量。
2）孔粗铰后的直径dj
dj=d-k=12-0.05=11.95mm
式中：d—工件名义直径mm。
3）挤压器最大工作直径dg
dg=dmax+i-k=12.043+0.065-0.05=12.058mm
取dg=12.06mm。
4）挤压器的设计
我们根据相关参数，设计制造了如图2所示的挤压器。它由前导向杆，三个直径不等的工作环和后定位杆组成。前导向杆主要是在挤压时，先插入孔内定位，保证挤压器与孔同轴，避免将内孔挤偏斜。三个不等直径的工作环，是挤压器的主要工作部件，利用金属的弹性-塑性变形性质，对工件内孔表面施加挤压力，使之发生塑性变形，达到挤压加工的目的。三个工作环，分别承担了最大挤压过盈量的60%、30%和10%。后定位杆作后定位用，防止最后一个工作环在内孔挤压快结束时产生偏斜。（图片） 5）挤压器的制造
我们选择T8工具钢做挤压器材料，在车制中，留0.4mm磨量。淬火处理HRC=62,注意淬火时，挤压器弯曲变形。最后磨削而成。
3 油缸加工过程及注意事项
1）工艺路线：车-钻孔-粗铰-挤压加工
我们在C620车床上加工油缸的外圆，车端面，钻11.7孔，乳化液润滑，手动进刀应均匀，并经常退出钻头，清除切屑，防止形成刀瘤，拉伤孔壁。
2）铰孔。我们采用12手动可调铰刀铰孔，将孔径铰至11.95mm,表面粗糙度Ra=3.2μm。用煤油润滑，均匀进刀，避免划伤孔壁。
3）挤压加工。将内孔清洗干净的工件放到压力机下，挤压器的前导向杆插入孔内，在后定位杆与压力机压头之间放入一颗钢珠，使挤压器受力均匀，用N36#机械油润滑。挤压时应一次完成，中途不准停机，避免人为造成内孔壁上出现沟槽。
4 结论
加工后的工件内孔，经检验，表面粗糙度完全达到图纸要求，尺寸精度也得到了保证。因此，利用金属的弹性-塑性变形性质，采用挤压加工的方法，批量加工铝合金油缸小直径精密深孔，是一种简单、可靠、经济的加工方法。它强化了内孔金属表面，提高了表面层的硬度和改善了机械性能。是一种较理想的小直径精密深孔加工方法。
11/8/2006
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