李树珍 杨世广 王华

【摘 要】本文以生产实际中，某壳体组件典型孔加工工艺的探索为例，对挤压前后零件的加工情况进行对比分析，论述了挤压加工的特点与一般思路，以及挤压杆结构的设计方法，应用于实践进行归纳。

【关键词】挤光工艺;挤压杆;孔加工

一、引言

本厂零件生产过程中，会遇到各种各样孔的加工，在采用常用的钻削、扩孔、铰孔等加工手段后，孔的尺寸精度、形位公差及表面粗糙度，有时并不能达到设计要求，这需要进一步加工，精加工精密孔的方法有传统的研磨工艺和使用单刃镗刀加工，目前还采用无刃铰刀、金刚石和立方氮化硼铰刀等方法，除此之外可以采用挤压加工，孔的挤压杆加工是一种简便、高效、实用的加工方法。

对孔进行挤光加工是无屑加工的一种方式。孔的表面经过挤压后，产生了一层冷硬层，组织更加紧密，晶粒变细，同时挤压过的金属表面也产生了较大的压缩应力，使金属内孔表面得到强化，从而显著地提高了零件的耐磨性。同时可修正零件孔径上圆度或圆柱度偏差。概括而言，挤压加工具有效率高，精度稳定，表面粗糙度低，以及减轻工人劳动强度、提高被加工孔表面层的强度，增加其耐腐蚀性和使用性能较好等优点。

二、加工案例

本组件由壳体、螺套、衬套装配而成，组件上的三组装有衬套的孔是需要加工的地方之一，衬套的材料牌号为HPb59-1，孔径尺寸公差为0.027，两孔有同轴度要求为，这需要一次装夹加工两个孔，实际上相当于深通孔的加工，设计要求如图1-1所示：

实际加工时首先要进行钻铰孔，采用钻孔及铰孔方法之后，会出现下列问题：

1）由于襯套材料硬度低、粘性大，在进行铰孔时，刀刃上易产生切屑瘤，铰孔后的孔表面不光滑，达不到表面粗糙度要求的

2）铰孔之后，孔尺寸接近下偏差，如再进行二次切削加工，则很容易造成尺寸变大而超差，而此时选用研孔加工，因孔端面距离为84，只能将孔两端研磨，二次切削加工反而使孔的同轴度无法保证。

3）两孔距离较远，在加工下端孔时，刀杆较长，会因振刀造成孔口与孔底直径不一。

经研究并进行实践验证，对此类孔径的加工，在经铰孔之后最理想的加工方式是挤光加工，此方法操作简便，且加工效率很高，挤刀杆结构如图1-2所示

根据表格1-1、1-2结合经验，第一个挤压环尺寸为φ12+（0.047～0.053），第二个为保持环，尺寸为φ12+（0.04～0.03）

挤压加工时，起到挤压作用的主要是依靠挤压环，根据实际加工效果，该挤刀杆采用两环结构，并对此刀杆进行表面镀铬处理。经过挤压加工，起到了以下效果：

1）挤压之后，孔径略微扩大，用专用的光滑塞规的通规可以顺利通过，止规依然合格。

2）孔的同轴度得以修正，两孔孔径一致性提高。

3）提高了孔的光洁程度，孔的表面粗糙度提高0.8以上，同时孔的表面得到强化。

这就表明，通过孔的挤压杆加工，解决了钻铰孔加工之后存在的问题。

三、挤光加工总结

1 挤压的工作原理：根据金属变形 的理论，工作表面在外力的作用下，被挤压金属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移。当挤压力达到一定值时，被加工表面层金属除产生弹性变型外，还会有塑性变形。由于塑性变形，不仅被加工件孔的表面形状发生了变化，而且，其组织结构和物理性能也发生了变化，使金属被挤压层的组织更紧密，晶粒变细，晶粒形状也沿着变形最大的方向延伸。同时，在被挤压金属表面层内产生极大的压缩应力，使金属表面得到强化，提高了表面层的强度，熨压平了微观不平度，大大降低了零件的表面粗糙度。被挤压的金属表面的强度极限、屈服极限和疲劳极限得到提高;虽然其相对延伸率和冲击强度有所降低，但零件表面产生了一层冷硬层，这就增加了零件的耐腐蚀性和抗腐蚀性，从而改善了零件的使用性能。

2 挤压杆的结构设计：

挤压杆是由前导向、后导向和挤压环三部分组合而成，根据需要可设计单环挤压杆，两环挤压杆或多换挤压杆。单环挤压杆制造简单，但挤压效果不如多环挤压杆。多环挤压杆制造困难一些，但挤压效果好，在实际选取过程中，应兼顾加工需求及制造难度来设计。

挤压杆的各部分尺寸可参考表1-1的公式和数据来选择

挤压余量的大小是随工件的材料性能、孔径的大小和孔壁的厚薄以及孔口收缩量的不同来选取的，可根据表1-2来选择。对于孔壁较薄和孔壁厚薄不均匀的工件，一般取表中较小的值。

3 几点注意

对深通孔挤光，为防止拉式挤光刀折断应注意，深孔挤光齿数不宜太多，一般取3个齿为佳。

对深盲孔挤光时，若深盲孔底部为全封闭型，则要在挤光刀上给出排气孔。

为防止意外事故，调整挤光刀行程时不能碰着孔底，要离孔底约5mm左右。

四、结论

目前，零组件，种类繁多，零件材料涉及各种特殊性能钢、钛合金、铝合金、以及铜合金等，在孔加工的过程中，除采用钻铰孔、镗孔的方式之外，适当通过制作挤刀杆进行挤压加工，既可以降低孔的表面粗糙度，修正孔径偏差，又可以强化孔的表面，提高零件质量。尤其对于铝合金、铜合金等有色金属来讲，挤光工艺容易实现，以挤压加工作为孔的辅助精加工方法，提高了生产效率及零件性能，经济效益显著。

参考文献：

[1]孟少农，机械加工工艺手册，机械工业出版社，1991，9

[2]陈宏钧.实用金属切削手册.北京：机械工业出版社，2005

（作者单位：新乡航空工业（集团）有限公司）