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摘 要:薄壁类零件在日常生产的产品中大量存在,如何保证零件加工精度是一个难题,在保证加工的可行性和经济性的前提下,充分挖掘现有设备、资源的潜力、采用合理的加工和装夹方式,最终能又好又快的完成零件的加工,同时也能提高产品的合格率和生产效率。
关键词:薄壁 零件 工艺分析
中图分类号:TG50 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0088-01薄壁件加工的最大瓶颈是壁薄,装夹基准面小、容易变形,而影响变形的因素主要体现在以下几个方面:
(1)装夹引起的变形,由于径向夹紧力的作用,从而影响工件尺寸与形状精度;
(2)切削工程中受车刀挤压与牵引导致工件变形;
(3)由于工件刚性差,在切削过程中易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、形状和位置精度及表面粗糙度;
(4)由于工件薄,切削热的产生引起工件热变形;
(5)每当切除一层金属时,由于应力释放,造成变形;
(6)其他因素引起的变形,如机床振动、冷却润滑等。
通过上述分析,薄壁件在车削加工过程中,主要难点就是如何防止和减少工件的变形,可以通过以下几种方法有效减小加工变形:
(1)将主要造成工件变形的径向夹紧力改为轴向夹紧力,防止装夹变形;
(2)选择合理的刀具角度和切削方向,减小工件变形,由于刀具钝会将薄板顶向轴向切削力方向,造成变形,刀具过于锋利,虽然能实现微量切削,但会将薄板拉向轴向切削力的方向,同样造成工件变形;
(3)其他解决措施,如选择柴油为冷却润滑液,既能降低工件的表面粗糙度,同时又能减小切削热的产生,防止工件变形,并将机床各滑动部位间隙减小,增加自身刚性,以减小机床的震动。
我厂产品中的馈源波导管,就是典型的“薄壁双法兰类”零件,它是由两个法兰盘和中间圆柱管连接而成的,该零件是产品中的一个比较重要的零件,从零件的设计外形来看比较简单,但是技术要求比较高,主要体现在同轴度的要求上,即能互换,通用性又要好。而且这类零件的数量大,尺寸规格多,结构设计的比较紧凑,又是薄壁类零件,它的材料为铸造铝合金,材质比较软,装夹后容易产生局部变形,如果按常规的加工方法,虽然可以加工出来,但是加工的精度和效率都很难达到理想状态,同时还要求操作工人有比较高的专业技术水平,如果是单件、小批量生产还勉强可以,大批量生产就不能适应了。根据上述的工艺分析,针对具体的情况,和操作者一起,商量决定采用一套即简单又实用的专用夹具来完成这类零件的加工,这样既能保证加工精度达到零件的技术要求和质量要求,同时降低了生产成本,大大地提高了生产效率,效果也非常明显。
夹具和产品零件的具体设计及制造工艺过程如下:
(1)首先考虑的是,零件材料比较软,装夹及定位基准部分尺寸比较小工件很难找正,容易造成人身和质量事故,不能用传统的装夹方式来定位夹紧,避免零件的局部受力,所以要改变局部受力为均匀受力,这样就能解决装夹的定位基准及受力变形的问题,为此设计了一套在车床上直接使用的专用夹具来加工这类零件。
(2)夹具的形式已经确定了,接下来就要考虑到如何在机床(车床)上加工完成这个夹具了。根据这类零件的技术要求,重点的就是要保证零件同轴度的要求,使其达到设计要求及技术要求,我们知道为了保证零件的同轴度要求,应该遵循基准重合和基准统一的原则,不能多次装夹工件,尽量一次车削完成,这就要求夹具的定位性要高,零件受力均匀,即保证了零件的定位又保證了零件的夹紧,所以这个夹具的加工就必须是先在车床上精加工安装定位零件的配合部位,保证一次性加工完毕,中途不能拆卸,这样就能确保加工出来的零件尺寸精度和位置精度满足设计要求。这样以这个定位基准装夹的零件就能保证同轴度的要求了。
(3)定位方式解决了,就要解决夹紧方式了,传统的三爪卡盘夹紧对这类零件不是太合适,因为零件材质软接触尺寸少,三点局部受力,容易产生夹紧变形,现在采用三块压板压紧的方式,使零件能在保证定位精度的前提下被压紧,这样改变零件的受力形式,由局部受力变为均匀受力,受力点及受力方向也改变了,零件的装夹变形基本消除了。
(4)产品零件和夹具的具体工艺编制如下:
1)夹具的制造工艺:
①备料:要求采用优质结构钢,调质处理HRC28-32,外形尺寸视零件的法兰盘尺寸而定;
②将工装料在车床上先进行粗加工,平两端面及外圆,外形达设计图要求;
③在其中粗加工好的一端面上钻孔及攻丝3—M8的螺纹孔;
④车床精加工:将3—M8螺纹孔的一面朝外,装夹工装件,定位夹紧后精车安装零件的定位凹台及工艺过孔,其中定位平面的尺寸及深度根据产品零件的尺寸而定,深度与零件法兰厚度尺寸一致,表面粗糙度达到Ra3.2。(检验)精加工完毕后,千万不能将已车好的夹具拆卸下来,应待这批产品零件加工完毕后才可拆卸夹具。
2)产品零件的加工制造工艺:
①铸造、清砂、去应力时效处理(检验);
②车:装夹定位后车其中一端面和法兰外圆及定位凸台,尺寸达图纸要求,(为下道工序做准备),法兰外圆的尺寸公差尽量与夹具上的定位尺寸公差相配合。(检验)
③掉头将已车好的一端法兰装入夹具的定位凹槽里,用压板压紧后车另外一端的其他尺寸及内孔、凸台。(检验)
④钻孔8—Φ6(检验)
以上是我对一种典型零件的机械加工工艺的分析和理解,与大家共同学习和探讨。
关键词:薄壁 零件 工艺分析
中图分类号:TG50 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0088-01薄壁件加工的最大瓶颈是壁薄,装夹基准面小、容易变形,而影响变形的因素主要体现在以下几个方面:
(1)装夹引起的变形,由于径向夹紧力的作用,从而影响工件尺寸与形状精度;
(2)切削工程中受车刀挤压与牵引导致工件变形;
(3)由于工件刚性差,在切削过程中易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、形状和位置精度及表面粗糙度;
(4)由于工件薄,切削热的产生引起工件热变形;
(5)每当切除一层金属时,由于应力释放,造成变形;
(6)其他因素引起的变形,如机床振动、冷却润滑等。
通过上述分析,薄壁件在车削加工过程中,主要难点就是如何防止和减少工件的变形,可以通过以下几种方法有效减小加工变形:
(1)将主要造成工件变形的径向夹紧力改为轴向夹紧力,防止装夹变形;
(2)选择合理的刀具角度和切削方向,减小工件变形,由于刀具钝会将薄板顶向轴向切削力方向,造成变形,刀具过于锋利,虽然能实现微量切削,但会将薄板拉向轴向切削力的方向,同样造成工件变形;
(3)其他解决措施,如选择柴油为冷却润滑液,既能降低工件的表面粗糙度,同时又能减小切削热的产生,防止工件变形,并将机床各滑动部位间隙减小,增加自身刚性,以减小机床的震动。
我厂产品中的馈源波导管,就是典型的“薄壁双法兰类”零件,它是由两个法兰盘和中间圆柱管连接而成的,该零件是产品中的一个比较重要的零件,从零件的设计外形来看比较简单,但是技术要求比较高,主要体现在同轴度的要求上,即能互换,通用性又要好。而且这类零件的数量大,尺寸规格多,结构设计的比较紧凑,又是薄壁类零件,它的材料为铸造铝合金,材质比较软,装夹后容易产生局部变形,如果按常规的加工方法,虽然可以加工出来,但是加工的精度和效率都很难达到理想状态,同时还要求操作工人有比较高的专业技术水平,如果是单件、小批量生产还勉强可以,大批量生产就不能适应了。根据上述的工艺分析,针对具体的情况,和操作者一起,商量决定采用一套即简单又实用的专用夹具来完成这类零件的加工,这样既能保证加工精度达到零件的技术要求和质量要求,同时降低了生产成本,大大地提高了生产效率,效果也非常明显。
夹具和产品零件的具体设计及制造工艺过程如下:
(1)首先考虑的是,零件材料比较软,装夹及定位基准部分尺寸比较小工件很难找正,容易造成人身和质量事故,不能用传统的装夹方式来定位夹紧,避免零件的局部受力,所以要改变局部受力为均匀受力,这样就能解决装夹的定位基准及受力变形的问题,为此设计了一套在车床上直接使用的专用夹具来加工这类零件。
(2)夹具的形式已经确定了,接下来就要考虑到如何在机床(车床)上加工完成这个夹具了。根据这类零件的技术要求,重点的就是要保证零件同轴度的要求,使其达到设计要求及技术要求,我们知道为了保证零件的同轴度要求,应该遵循基准重合和基准统一的原则,不能多次装夹工件,尽量一次车削完成,这就要求夹具的定位性要高,零件受力均匀,即保证了零件的定位又保證了零件的夹紧,所以这个夹具的加工就必须是先在车床上精加工安装定位零件的配合部位,保证一次性加工完毕,中途不能拆卸,这样就能确保加工出来的零件尺寸精度和位置精度满足设计要求。这样以这个定位基准装夹的零件就能保证同轴度的要求了。
(3)定位方式解决了,就要解决夹紧方式了,传统的三爪卡盘夹紧对这类零件不是太合适,因为零件材质软接触尺寸少,三点局部受力,容易产生夹紧变形,现在采用三块压板压紧的方式,使零件能在保证定位精度的前提下被压紧,这样改变零件的受力形式,由局部受力变为均匀受力,受力点及受力方向也改变了,零件的装夹变形基本消除了。
(4)产品零件和夹具的具体工艺编制如下:
1)夹具的制造工艺:
①备料:要求采用优质结构钢,调质处理HRC28-32,外形尺寸视零件的法兰盘尺寸而定;
②将工装料在车床上先进行粗加工,平两端面及外圆,外形达设计图要求;
③在其中粗加工好的一端面上钻孔及攻丝3—M8的螺纹孔;
④车床精加工:将3—M8螺纹孔的一面朝外,装夹工装件,定位夹紧后精车安装零件的定位凹台及工艺过孔,其中定位平面的尺寸及深度根据产品零件的尺寸而定,深度与零件法兰厚度尺寸一致,表面粗糙度达到Ra3.2。(检验)精加工完毕后,千万不能将已车好的夹具拆卸下来,应待这批产品零件加工完毕后才可拆卸夹具。
2)产品零件的加工制造工艺:
①铸造、清砂、去应力时效处理(检验);
②车:装夹定位后车其中一端面和法兰外圆及定位凸台,尺寸达图纸要求,(为下道工序做准备),法兰外圆的尺寸公差尽量与夹具上的定位尺寸公差相配合。(检验)
③掉头将已车好的一端法兰装入夹具的定位凹槽里,用压板压紧后车另外一端的其他尺寸及内孔、凸台。(检验)
④钻孔8—Φ6(检验)
以上是我对一种典型零件的机械加工工艺的分析和理解,与大家共同学习和探讨。