薄壁大长套类工件变形及加工方法的实验研究
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薄壁筒型零件的工艺研究任务书1.课题意义及目标薄壁筒类零件是配件中经常遇到的典型零件之一,学生通过深入学习薄壁筒型零件的加工工艺以及车削,热加工工艺等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容,为学生在毕业后从事加工工艺方面的工作打好基础。
2.主要任务薄壁筒型零件车削时变形是多方面的。
主要由于装夹工件时的夹紧力,切削工件时的切削力,工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形,使切削区温度升高而产生热变形。
课题主要通过车削加工薄壁筒件的工艺分析与加工,综合所学的专业基础知识,全面考虑可能影响在车削、镗孔加工中的因素,设计其加工工艺完成配合要求。
课题成果的基本要求:(1)绘制零件图。
(2)对于薄壁筒型零件加工的可行性进行分析、研究(3)设计零件数控加工工艺及填写数控加工工艺卡。
(4)编制设计说明书,要有详细的设计步骤及演算过程。
3.主要参考资料[1]王先逵.机械制造工艺学[M].第3版.机械工业出版社.2013.[2]袁淑英,陈利平.薄壁零件的车削[J].通用机械,2003,(6):34-35.[3]郑永康.薄壁零件控制加工变形的工艺方法[J].机械制造,2012,50(4):88-89.4.进度安排薄壁筒型零件的工艺研究摘要:薄壁类零件刚度差、极易变形,并且在加工完成后短期或后期使用过程中,也会由于受到工件残余应力的影响从而导致二次变形,如何控制加工变形,成为了机械加工行业一个棘手的问题。
在目前的国内外研究中,薄壁筒型零件通常在刚加工完之后是符合精度要求的,但在过一段时间后,工件会由于自然变形过大从而导致失效。
通过对大量资料以及工厂加工过程中实际遇到的问题的总结分析,对薄壁筒型零件的结构特点和加工变形各种影响因素进行深入的探究发现,工件的结构与材料,装夹工艺、切削热、切削力等都是导致薄壁筒型零件变形的因素。
针对各种影响因素总结相应的控制方法。
分析多种加工方式,明确薄壁件的装夹方式和夹具、合理选择切削刀具、确定与之配套的切削工艺、实现薄壁筒型零件最大精度切削。
防止套类零件变形的工艺措施
套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄,薄壁套类零件在加工过程中,常因夹紧力.切削力和热变形的影响而引起变形。
为防止变形常采取—些工艺措施:
一:将粗、精加工分开进行
为减少切削力和切削热的影响,使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。
二:减少夹紧力的影响
在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响:
①采用径向夹紧时,夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上,而应使其分布在较大的面积上,以减小工件单位面积上所承受的夹紧力。
如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中,在连同此环一起夹紧。
也可采用增大接触面积的特殊卡爪。
以孔定位时,宜采用张开式心轴装夹。
②夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位,以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。
③改变夹紧力的方向,将径向夹紧改为轴向夹紧。
④在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形,加工时用特殊结构的卡爪夹紧,加工终了时将凸边切去。
三:减小切削力对变形的影响
①增大刀具主偏角和主前角,使加工时刀刃锋利,减少径向切削力。
②将粗、精加工分开,使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正,并采取较小的切削用量。
③内外圆表面同时加工,使切削力抵销。
四:热处理放在粗加工和精加工之间这样安排可减少热处理变形的影响。
套类零件热处理后一般会产生较大变形,在精加工时可得到纠正,但要注意适当加大精加工的余量。
华能金日科技机加工工艺讲解。
薄壁类零件的车削工艺分析段立波一.引言薄壁类零件指的是零件壁厚与它的径向、轴向尺寸相比较, 相差悬殊, 一般为几十倍甚至上百倍的金属材料的零件,具有节省材料、结构简单等特点。
薄壁类零件已广泛地应用于各类石油机械部件。
但是薄壁类零件的车削加工是比较棘手的,具体的原因是因为薄壁类零件自身刚性差、强度弱,在车削加工中极容易变形,很难保证零件的加工质量。
如何提高薄壁类零件的加工精度是机械加工行业关心的话题。
二.薄壁类零件车削过程中常出现的问题、原因及解决办法我们在车削加工过程中,经常会碰到一些薄壁零件的加工。
如轴套薄壁件(图1),环类薄壁件(图2),盘类薄壁件(图3)。
本文详细分析了薄壁类零件的加工特点、防止变形的装夹方法、车刀材料、切削参数的选择及车刀几何角度。
进行了大量的实验,为以后更好地加工薄壁类零件,保证加工质量,提供了理论依据。
图1轴套薄壁件图2环类薄壁件图3盘类薄壁件1.薄壁类零件的加工特点1.1因零件壁薄,在使用通用夹具装夹时,在夹压力的作用下极易产生变形,而夹紧力不够零件又容易松动,从而影响零件的尺寸精度和形状精度。
如图4所示,当采用三爪卡盘夹紧零件时,在夹紧力的作用下,零件会微微变成三角形,车削后得到的是一个圆柱体。
但松开卡爪,取下零件后,由于零件弹性,又恢复成弧形三角形。
这时若用千分尺测量时,各个方向直径相同,但零件已变形不是圆柱体了,这种变形现象我们称之为等直径变形。
图4三爪卡盘装夹1.2因零件较薄,加工时的切削发热会引起零件变形,从而使零件尺寸难以控制。
对于膨胀系数较大的金属薄壁零件,如在一次安装中连续完成半精车和精车,由切削热引起零件的热变形,会对其尺寸精度产生极大影响,有时甚至会使零件卡死在芯轴类的夹具上。
1.3薄壁类零件加工内孔中,一般采用单刃镗刀加工,此时,当零件较长时,如果刀具参数及切削用量处理不当,将造成排屑困难,影响加工质量,损伤刀具。
1.4由于切削力和夹紧力的影响,零件会产生变形或振动,尺寸精度和表面粗糙度不易控制。
浅析薄壁零件的车削摘要:薄壁零件由于刚性差,加工时容易引起变形,影响零件的加工精度。
本文通过分析薄壁零件在加工过程中可能出现的情况,探讨减小薄壁零件变形的方法。
关键词:薄壁变形目前,薄壁零件以其重量轻、结构紧凑等特点大量应用于各个行业,尤其在模具、航空航天和汽车工业等领域应用更为广泛。
但是由于薄壁零件的刚性较差,在车削过程中极易产生变形,不易保证零件的加工质量。
本文通过对薄壁零件在车削过程中可能出现的现象进行分析,探讨减小薄壁零件变形的方法。
一、薄壁零件加工时的现象分析影响薄壁零件加工精度的因素有很多,归纳起来主要有以下几个方面:1.受力变形薄壁零件在车削过程中由于工件内部可能存在的内应力及由于夹紧力不均匀而产生的夹紧外应力的共同作用下易使薄壁零件产生变形(见图1),从而影响零件的尺寸精度和形状精度。
例如,用三爪卡盘夹紧薄壁外圆,车削完成卸下后,被卡爪夹紧部分会因弹性变形而导致零件呈多角形。
为了减小变形,使用前车削扇形软卡爪内孔及内端面并符合零件定位外圆尺寸的0.05mm,且保持内孔与端面垂直,同时采用外加开口套筒或改用特殊软爪等措施来增大接触面积,使夹紧力均匀分布。
2.受热变形因工件较薄,车削过程中产生的切削热易引起工件热变形,使工件尺寸难以控制,对于薄壁零件,十分有害。
3.振动变形在切削力(特别是径向切削力)的作用下,车削时很容易产生振动和变形,从而影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
在切削过程中,径向切削力会使工件在径向产生弹性变形和振动。
图2所示为车削薄壁套筒零件的示意图,工件装在心轴上。
由于工件中间部分刚性较差,车削过程中弹性变形大,工件呈现中间厚两端逐渐变薄的曲面形状。
二、减小薄壁零件变形的方法根据薄壁零件的特点和要求选择合理的工艺方案,这是保证薄壁零件加工质量的关键,同时要从防止变形和保证精度出发去设计加工工艺。
1.通过热处理消除内应力薄壁零件的毛坯一般是锻造、铸造和钢板滚压焊接件,有较大的内应力,这种内应力的存在,将直接导致工件的变形。
零件装夹变形分析与解决措施零件变形主要表现在装夹变形;切削力、切削热使零件产生变形;加工方法和技巧不当使零件产生变形;材料应力释放零件原因导致的变形等。
如果在生产过程中工件产生变形,那么肯定就会影响工件的形位精度,尺寸精度以及表面粗糙度,所以提高易变形零件加工质量和加工效率的关键就是装夹方法以及车削,铣削时的加工方法和技巧。
标签:装夹方法;刀具选择;切削用量1 为什么会产生零件装夹变形我们在加工生产中会遇到各种各样的问题,譬如在加工薄壁易变型零件时,就必须根据其不同的特点,找出薄弱环节,选用不同的工艺方法和夹紧方法来保证加工要求。
很多时候我们要具体问题具体分析,找到切实可行的办法来应对遇到的实际问题。
1.1 工件装夹不当为什么会产生变形?在我们生产实际操作中,如果我们采用三爪卡盘夹紧薄壁外圆,就会由于夹紧面积过小,夹紧力不均匀分布,那么拆卸以后,被卡爪夹紧部分就可能因弹性变形而涨大,最终导致零件出现多角形变化。
1.2 相对位置调整时候偏差,产生壁厚不均的现象经过多年的工作实践,我发现由于夹具、刀具,工件和机床主轴旋转中心的位置调整相对不准确,导致工件几何形状变化和壁厚不均匀现象。
我们遇见很多薄壁零件对于均匀性要求非常高,但对其尺寸精度要求却不高这种现象。
此时工件如果采用常规刚性定位,就会误差非常大,壁的厚度很容易超差。
这样工件在装夹过程中,假设我们没有根据实际特性,也就是工件刚度较低(薄壁件),或者不注意夹紧力的方向和施力点,那么支撑点和压紧点不能够重合就形成力矩效应,最终会引起零件变形。
1.3 为什么要强调零件壁厚差重要性有一部分薄壁零件对均匀性要求非常高,而对其尺寸精度要求却不高。
这种工件和彩刚性定位,就会误差很大,壁厚非常容易超差。
在装夹过程中的工件,假设刚度较低(薄壁件)或者夹紧力方向,施力点选择不恰当,支撑点与压紧点不重合必然形成力矩效应将会引起零件变形。
1.4 选用什么样的刀具至关重要我们选择什么样的刀具,会直接影响零件精度以及表面粗糙度。
薄壁零件加工中变形振动分析和消振措施摘要:车削过程中,工艺系统由于受到各种力的作用,工件和刀具之间常会发生相对振动。
它不仅使加工表面产生波纹,严重恶化加工精度和表面质量。
特别是最后一刀精车,当切削速度提高,常常会发生刺耳的响声,使车削无法继续加工下去。
所以,在加工薄壁零件中,不仅要考虑装夹中工件受力变形的问题,还要注意解决加工中振动问题关键词:薄壁零件加工变形振动措施车削薄壁零件在加工中很容易出现问题,如果我们在加工中善于总结经验,就能在加工中找出它的共性、个性和矛盾突出点。
变被动为主动。
从而才能够加工出合格的产品。
要想解决薄壁零件加工中出现的问题,我想从以下几个方面来加以分析。
一、薄壁零件装夹分析1、薄壁零件的加工特点薄壁零件以日益广泛地应用个工业部门生产机器零件中,车削薄壁零件的关键是变形、振动问题。
工件产生变形振动的原因大多是由于切削力、夹紧力、定位误差和弹性变形。
其中影响最大的是切削力和夹紧力。
我们在实践过程中减小切削力和切削热主要采取方法是:合理地选择切削用量、合理地选择刀具几何角度、减小夹紧力引起的变形,主要改变和改善夹紧力对零件的作用。
2、车削薄壁零件时采用的装夹方式以上讲的薄壁零件加工特点是车削中变形和振动问题。
由于薄壁零件的刚性差,车削中容易变形。
所以在装夹时要考虑到夹紧力的方向和着力点。
夹紧力的方向应选择在有利于减小夹紧力的部位。
如薄壁零件为套类,则可将径向夹紧力改为轴向夹紧力;薄壁零件为盘类,则可该轴向夹紧力为径向夹紧力;当薄壁零件径向和轴向刚性都很差时,保证夹紧力方向与切削力方向一致,就能使较小夹紧力起到较大夹紧力的作用。
还要夹紧力着力点应落在支承点正对面和切削力部位的附近以减小变形振动。
二、减小薄壁套装夹中变形的措施1、合理确定夹紧力的大小、方向、作用点。
粗、精车加工分开,当粗精车加工使用同一夹具时,粗加工余量大,切削力大。
因而需要较大的夹紧力。
而精车时余量小,切削力小,所需要的夹紧力也就小。
如何分析产生变形的原因对于机械加工来说,差不多的理念是致命的,一个看起来差不多的产品,如果再和其他组合使用,缺陷就会继续放大,导致工厂的加工品质一直达不到高端精密的制造要求。
我们都知道加工中心的工件变形问题比较难解决,因此首先必须分析产生变形的原因,然后才能采取应对的措施。
一、工件的材质和结构影响形变变形量的大小与形状复杂程度、长宽比和壁厚大小成正比,与材质的刚性和稳定性成正比。
所以在设计零件时尽可能的减小这些因素对工件变形的影响。
尤其在大型零件的结构上更应该做到结构合理。
在加工前也要对毛坯硬度、疏松等缺陷进行严格控制,保证毛坯质量,减少其带来的工件变形。
二、工件装夹时造成的变形首先夹具使用需要选择正确的夹紧点,根据夹紧点位置选择适当夹紧力。
尽可能使夹紧点和支撑点一致,使夹紧力作用在支撑上,夹紧点应尽可能靠近加工面,且选择受力不易引起夹紧变形的位置。
(来源夹具侠)当工件上有几个方向的夹紧力作用时,要考虑夹紧力的先后顺序。
对于使工件与支撑接触夹紧力应先作用,且不易太大,对于平衡切削力的主要夹紧力,应作用在后。
增大工件与夹具的接触面积或采用轴向夹紧力。
增加零件的刚性,是解决发生夹紧变形的有效办法,但由于薄壁类零件的形状和结构的特点,导致其具有较低的刚性。
这样在装夹施力的作用下,就会产生变形。
增大工件与夹具的接触面积,可有效降低工件件装夹时的变形。
如在铣削加工薄壁件时,大量使用弹性压板,目的就是增加接触零件的受力面积;在车削薄壁套的内径及外圆时,无论是采用简单的开口过渡环,还是使用弹性芯轴、整弧卡爪等,均采用的是增大工件装夹时的接触面积。
这种方法有利于承载夹紧力,从而避免零件的变形。
采用轴向夹紧力,在生产中也被广泛使用。
设计制作专用夹具可使夹紧力作用在端面上,可以解决由于工件壁薄,刚性较差,导致的工件弯曲变形。
三、工件加工时造成的变形工件在切削过程中由于受到切削力的作用,产生向着受力方向的弹性形变,就是我们常说的让刀现象。
摘要:本文系统设计了薄壁零件的数控车削加工工艺。
通过探讨薄壁零件在加工中存在的易变形、零件尺寸精度、位置精度及表面粗糙度不易保证等技术问题,对加工难点进行分析,给出了加工工艺路线和加工方案,通过优化、完善夹具设计和切削参数,防止了薄壁零件加工变形、保证了较好的尺寸精度和位置精度,从而有效解决薄壁零件的车削加工难题。
由于薄壁零件刚性差、强度弱,在加工中极易变形,是零件的形位公差增大,不易保证零件的加工质量。
因此对薄壁零件的装夹,切削加工过程中刀具的合理选用及切削量的选择,提出了严格要求。
在普通车床上加工形状较复杂、有一定精度要求、且需要多把刀具进行加工的批量零件时,不仅需要频繁换刀和装夹,花费大量的人力和时间,而且加工出来的零件质量取决于加工人员的技术水平, 产品质量得不到充分的保证。
而运用数控车床,结合传统的加工工艺,不但能大大缩短加工时间、提高加工精度,而且成品率高、产品质量稳定。
所以,在运用数控机床加工过程中为保证被加工薄壁件的必要的精度,有同轴度要求的内外圆柱面或有垂直度要求的外圆与端面,尽可能在一次装夹中完成;需要编制其加工路线、合理的选择个阶段的加工参数并编写高质量的数控加工程序。
为完全保证零件的形位公差需要设计其装夹的夹具,为此,对零件图纸、零件加工及时效处理等方面都认真地进行了分析和研究。
图1-1由图1-1可看出,?64mm的外圆对?60mm的内孔的同轴度,?64的外圆的圆度和表面质量以及内孔尺寸精度的加工是该薄壁零件最主要的加工难点。
因为该零件刚性差、强度弱,在加工中极易变形,表面质量、垂直度及同轴度难以保证。
镗削内孔时应一次装夹中加工出来,以保证该零件的尺寸精度。
针对薄壁零件壁薄、刚性差、易变形的特点,可设计该薄壁零件专用夹具装夹,以保证零件的尺寸精度和形位公差达到图纸技术要求。
这些加工难点的存在,使得加工过程中刀具选择、加工工艺路线安排、工艺装夹方式确定等对于该零件是否合格非常关键。
X X学院毕业设计说明书课题:薄壁类零件夹具子课题:同课题学生姓名:专业学生姓名班级学号指导教师完成日期目录摘要-------------------------------------------------3一、机床夹具概述----------------------------------------4二、审查零件图样的工艺性--------------------------------5三、毛坯的选择------------------------------------------5四、工艺过程设计----------------------------------------6五、确定机械加工余量及毛坯设计毛图----------------------8六、工序设计-------------------------------------------10七、夹具的设计-----------------------------------------13八、毕业设计小结 --------------------------------------24 致谢---------------------------------------------------25 参考文献-----------------------------------------------26摘要薄壁衬套是某型发动机火焰筒上的一个零件,加工难度较高。
材料为GH135,铁-镍基高温合金,此种合金具有良好的抗氧化性,有高的塑性和韧性,足够的热强性和良好的热疲劳性,是一种难加工材料。
并且是薄壁零件,当完成两外圆和内部形状加工之后,零件的壁较薄,受力差,因此要考虑其如何夹紧的问题。
为了加工出符合图样要求的零件,必须编制合理的工艺路线,并要求设计专用的夹具。
关键词:薄壁衬套、专用磨床夹具、专用钻模、铣槽夹具、铣弧形面夹具一机床夹具概述在机械制造中,用来固定加工对象,使这占有正确位置,以接受加工或检测的装置,统称为夹具。