薄壁套类零件的加工设计
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一种薄壁套加工方法薄壁套加工方法是一种常见的金属加工工艺,用于制造薄壁套等零件。
以下是一种常用的薄壁套加工方法:1. 工艺准备:在进行薄壁套加工之前,首先需要准备好所需的原材料和加工设备。
原材料通常为金属板材,如钢板、铝板等。
加工设备包括剪板机、冲床、焊接机等。
2. 材料切割:首先,将金属板材按照需要的尺寸切割成相应的零件。
这可以通过剪板机等设备进行切割。
确保切割出的零件尺寸准确。
3. 冲压成型:切割好的金属板材经过冲床等设备进行冲压成型。
冲压过程中,零件通常会经历多道工序,通过多次冲击和变形来获得所需的形状。
4. 弯曲或卷边:经过冲压成型后,薄壁套的边缘可能需要进行弯曲或卷边处理。
这可以通过弯曲机或卷边机来完成。
5. 焊接:在完成薄壁套的形状后,可能需要对其进行焊接。
焊接可以增加零件的强度和稳定性。
使用适当的焊接设备和焊接材料来完成焊接过程。
6. 表面处理:完成焊接后,对薄壁套进行表面处理。
这可以包括去毛刺、打磨、喷漆等。
表面处理可以提高零件的美观度和耐腐蚀性。
7. 检验和质量控制:在加工过程中,需要进行检验和质量控制,以确保薄壁套的质量符合要求。
这可以通过外观检查、尺寸测量、物理性能测试等方法来进行。
8. 包装和出货:最后,对加工好的薄壁套进行包装,并准备好出货。
根据客户要求,可以选择适当的包装材料和方式,以确保零件在运输过程中不受损坏。
以上是一种常见的薄壁套加工方法。
根据具体需求和加工设备的不同,可能会有一些细微的差异。
在实际应用中,还需根据具体情况灵活调整,以获得最佳的加工效果和质量。
数控车加工薄壁组合零件工艺分析与加工方案摘要:在数控车加工过程中,经常碰到一些薄壁零件的加工。
本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择,结合在教学实践中的实例设计出加工方案。
关键词:薄壁零件工艺分析加工方案1薄壁工件的加工特点车薄壁工件时,由于工件的刚性差,在车削过程中,可能产生以下现象。
1.1因工件壁薄,在夹压力的作用下容易产生变形。
从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时,在夹紧力的作用下,会略微变成三角形,但车孔后得到的是一个圆柱孔。
当松开卡爪,取下工件后,由于弹性恢复,外圆恢复成圆柱形,而内孔则如图2所示变成弧形三角形。
若用内径千分尺测量时,各个方向直径D相等,但已变形不是内圆柱面了,这种现象称之为等直径变形。
1.2因工件较薄,切削热会引起工件热变形,从而使工件尺寸难以控制。
对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件,如在一次安装中连续完成半精车和精车,由切削热引起工件的热变形,会对其尺寸精度产生极大影响,有时甚至会使工件卡死在夹具上。
1.3在切削力(特别是径向切削力)的作用下,容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度,形状、位置精度和表面粗糙度。
2减少和防止薄壁件加工变形的方法2.1工件分粗,精车阶段粗车时,由于切削余量较大,夹紧力稍大些,变形也相应大些;精车时,夹紧力可稍小些,一方面夹紧变形小,另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。
2.2合理选用刀具的几何参数精车薄壁工件时,刀柄的刚度要求高,车刀的修光刃不易过长(一般取0.2~0.3mm),刃口要锋利。
2.3增加装夹接触面如图3所示采用开缝套筒或一些特制的软卡爪。
使接触面增大,让夹紧力均布在工件上,从而使工件夹紧时不易产生变形。
2.4应采用轴向夹紧夹具车薄壁工件时,尽量不使用径向夹紧,而优先选用如图4所示轴向夹紧方法。
工件靠轴向夹紧套(螺纹套)的端面实现轴向夹紧,由于夹紧力F沿工件轴向分布,而工件轴向刚度大,不易产生夹紧变形。
35echniqueT工 艺1. 零件分析典型薄壁套筒如图1所示。
图 1此零件属于薄壁套筒类零件,从图样上看,工艺没有难点。
但是从装配图面上看,外螺纹M40×1.5-6g 与内孔φ16H9及另一端面内止口φ34H10都有同轴度要求,在图样上不给出同轴度要求,加工中可取公差的1/2或1/3。
按正常加工方法很难保证产品图样要求。
2. 加工难点及工艺方案此零件壁厚为3.5mm ,按正常加工方法一次装夹中完成外圆及内孔并切断,设计夹具装夹,车另一端面及内孔。
但是外圆要求不严,壁又薄,用夹具装夹必须提高外圆精度,才能保证产品要求。
这样无形中增加工艺成本,所以说,此零件加工难点就是装夹加工方面。
为避免加工中的变形,特制定加工工艺方案如下:(1)毛坯选择单件下料,包括夹头尺寸。
(2)粗加工内孔,单边留量。
(3)调质处理。
(4)车端面,车外圆到尺寸φ60mm ,车内孔φ34H10及φ33mm 到尺寸,保持深度尺寸(加上夹头30mm ),距端面尺寸30mm 内车外空刀(空刀为夹头切断处),如图2所示。
(5)按外圆找正,装夹(夹头)零件,车端面,保持全长尺寸,车内孔φ34m m 及孔φ16H9定寸,保持深度尺寸,车外圆及外螺纹定寸,按空刀槽切断保证产品质量要求,如图3所示。
此方法加工套筒,增加夹头,可以保证产品质量,加工中没有变形,但是此方法适用于小批量生产零件,不适用大批量生产。
大批量生产最好设计车用夹具,零件定寸基准必须加严才能适用于夹具定位。
3. 结语加工薄壁套筒应注意以下几点:(1)多次装夹完成的套筒,如内孔精度高,可设计车用心轴,定心精度高,可保证较高的形位公差要求。
(2)多次装夹完成的套筒,如外圆精度高,可设计弹性夹具,零件装夹可靠。
(3)如果套筒壁薄,精度高还可以精加工后再留0.20mm ,卸下零件自然时效1~2天后,再从新装夹加工防止加工变形。
(收稿日期:20120904)北方机器有限责任公司 (黑龙江齐齐哈尔 161000) 梁 齐 李延平 陈桂梅 阴法军薄壁套筒零件加工工艺图 2图 3。
薄壁套类零件车削加工方法摘要:工业中广泛使用薄壁件,但是由于其加工工艺性差,在切削力、残余应力、切削热、夹紧力等因素影响下,薄壁件易发生加工变形,不易控制加工精度和提高加工效率。
本文对薄壁件加工过程中引起变形的因素进行了分析,通过改变工件的压紧方式和定位基准,设计制作工装并加工验证,得出加工薄壁件的合理工艺安排,顺利解决了工件变形问题,保证了加工质量,提高了加工效率。
关键词:薄壁套类零件车工夹具设计装夹方法一、前言航空工业中广泛使用薄壁结构零件。
薄壁零件由于其刚性好、强度高、相对重量较轻等优点,使得薄壁零件在社会中的运用越来越广泛。
薄壁零件主要是指零件的壁厚小于2mm的零件。
它们在机械加工工业中占有较大比例,薄壁套类零件因其具有重量轻、节约材料和结构紧凑等特点,广泛应用于航空领域。
此类零件结构复杂,刚度较低,加工余量大,并有很多的形位公差要求,加工中极易发生变形和切削振动,让刀现象严重,装夹和定位较困难,一直以来都是加工难点。
二、结构分析此项套类零件是用来支承旋转轴及轴承,该类零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求;内外圆之间的同轴度要求;孔轴线与端面的垂直度要求。
薄壁套类零件壁厚很薄,径向刚度很弱,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响,极易变形,导致以上各项技术要求难以保证。
针对这些问题,本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法做了初步的探讨。
我厂生产某项车削加工薄壁套类后盖零件,首次投入400件,生产类型为大批量。
此项零件壁厚仅为0.7mm,最薄的地方为0.5mm。
三、初次加工存在的问题我们对首批加工情况进行调查、分析和研究,投入400件,超差品181件,报废19件,合格率仅为50%。
按照原来的加工方法,先镗右端内腔及环槽,再调头车削左端圆台,夹持零件右端外圆时零件已经变形,然后用和圆台同样大小的圆环将零件小端面压紧在芯轴上,接触面小,在加工过程中旋转,零件跳动量大,装夹不牢靠。
一种薄壁衬套加工及其夹具设计薄壁衬套是某型航空发动机火焰筒上的一个零件,加工难度较高(材料为GH140,属铁-镍基高温合金)。
为了加工出符合图样要求的零件,必须编制合理的工艺线路,并设计必要的夹具。
一、衬套的主要技术要求如图1所示,衬套的几何尺寸及公差,表面粗糙度都有较高的要求。
在加工完后还须进行热处理渗铝。
二、衬套的加工工艺分析由于衬套的材料是铁—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。
由图1可知,当完成两外圆和内部形状加工后,衬套的壁较薄,受力差,内部空间位置也较小.要加工出2-φ4+0。
160孔,两处宽1±0.2mm的槽和两处内弧形面,并保证对称,比较困难.如直接夹持衬套加工,不仅容易变形,而且不好直接加工.因此必须设计专用的夹具,才能加工出合格的衬套零件.三、衬套加工工序安排分析在完成两外圆和内部形状加工后,2-φ4+0。
160孔,两处宽1±0.2mm的槽和两处弧形面,各道工序的安排顺序,决定着衬套的工艺性和经济性。
如把加工宽1±0。
2mm槽或加工弧形面安排在前,则在加工2—φ4+0.160孔时,无准确的定位基准,就不能保证2—φ4+0。
160孔与两槽、两弧形面要求的位置。
加工槽和加工弧形面这两个工序,无论哪个工序安排在前,后一个工序都无准确的定位基准.因此,最好是把加工2—φ4+0.160孔安排在前,其次是加工宽1±0。
2mm的槽,最后加工弧形面。
因槽加工后,加工弧形面的深度就到槽为止,容易控制。
在完成φ4+0。
160孔、槽、弧形面加工后,在衬套内面产生了毛刺,需安排内、外面去毛刺工序。
四、夹具设计1。
钻模加工φ4+0。
160孔的简易钻模如图2所示.1。
钻模座 2.钻套 3.定位销图2钻模衬套以φ410-0.34外圆和台阶环形面C定位。
以台阶环形面C定位,保证2—φ4+0.160孔中心与台阶环形面距离尺寸3。
普通车床加工薄壁套类零件【摘要】本文主要阐述了在普通卧式车床上加工薄壁套类零件的加工方法与技巧。
首先从影响薄壁零件变形的因素入手,分析了薄壁零件在加工过程中产生变形的原因,根据这些原因,从而提出了薄壁零件在普通车床上的加工过程中采取的一些预防措施和方法与技巧。
【关键词】薄壁零件;切削力;加工方法;技巧目前在各工业部门己较广泛的采用高强度结构的金属薄壳零件,为了适用薄壁零件制造加工的需要,机械制造业现正朝着“无切削或少切削”方向发展,比如采用板材进行滚压、冲压、焊接等工艺,即可节省材料、机床设备和加工工时,又能达到质量好、产量高、成本低的要求。
但是,毕竟还有一些薄壁零件的结构不能采用滚压、冲压或焊接等工艺来代替。
例如具有形状复杂的环形横截面零件,只能采用车削方法,对于这一类环形零件的车削加工,因其结构单薄、零件尺寸较大、环形截面复杂及材料切削性较差,因此难以保证零件的加工精度。
一、影响薄壁零件变形的因素所谓薄壁零件是指厚度与直径之比超过1:50的零件,其共同特点是壁薄、强度低、抵抗变形能力差。
因此,车削薄壁零件的主要问题是变形,而产生变形的主要原因体现在以下几方面:1.是由装夹引起的变形。
由于薄壁套类零件的内、外圆直径差很小,强度很低,如果在车床的三爪自定心卡盘上直接夹紧,零件的局部受到三个卡爪点的夹紧,从而使零件变形,影响零件的尺寸和形状精度。
2.其次是在切削过程中受到切削力的挤压和牵引导致的工件变形。
切削力的大小与切削用量的选择密切相关,从金属切削原理可知,背吃刀量ap、进给量f、切削速度vc是切削用量的三个要素,如果背吃刀量和进给量选择的较大,则切削力也会随着增大,进而零件的变形就会增大,而如果减小背吃刀量,增大进给量,切削力虽然会有所下降,但零件表面残余面积会增大,表面粗糙度只增加,是强度不好的薄壁零件内应力增加,同样也会导致零件的变形。
3.还有就是由于零件的刚性差,在切削过程中机床易产生振动,从而使零件发生变形;零件的厚度太薄,切削过程中产生的切削热也会引起零件产生热变形;当每切除一层金属层时,由于应力释放也会造成零件的变形。
薄壁零件的工艺分析及加工方法单位名称:陕西长岭电子科技有限责任公司作者:安小康2017年3月2日薄壁零件的工艺分析及加工方法作者:安小康职业技能鉴定等级:二级单位名称:陕西长岭电子科技有限责任公司单位地址:宝鸡市渭滨区清姜璐75号2017年3月2日目录摘要 (1)关键词 (1)1工艺方案分析 (2)薄壁零件图 (2)零件图分析 (2)确定加工方法 (2)2工件装夹 (3)定位基准选择 (3)确定零件定位基准 (3)装夹方式选择 (3)确定装夹方式 (3)3刀具和切削用量选择 (3)4零件加工 (5)5加工注意事项 (7)安全文明生产 (7)刀具的选择 (7)削用量的要求 (7)6影响薄壁加工因素及解决方法 (8)受力变形 (8)受热变形 (9)振动变形 (9)总结 (10)参考文献 (11)摘要薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点,薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。
但薄壁零件的加工是比较棘手的,原因是薄壁零件刚性差、强度弱,在加工中极容易变形,不易保证零件的加工质量。
薄壁零件的加工问题,一直是较难解决的。
薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工,为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等工艺分析方面进行试验,合理的选择加工方法从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形,保证加工精度。
关键词:薄壁工件工艺分析程序编制加工方法1工艺方案分析薄壁零件图零件图分析该零件图是薄壁套类零件由外圆、内孔、外螺纹组成。
尺寸标注完整,表面粗糙度为,选用毛坯是45号钢。
毛坯尺寸Φ35mm×50mm,表面无热处理等要求。
确定加工方法确定加工方法的原则是保证加工表面加工精度和表面粗糙度。
薄壁类零件应按粗、精加工工序。
薄壁件通常需要加工工件的内、外表面。
内表面的粗加工和精加工都会导致工件变形,所以应按粗精加工分序。
内外表面粗加工后,再内外表面精加工,均匀的去除工件表面多余部分,这样有利于消除切削变形。
浅谈薄壁套零件的加工薄壁零件的加工问题,一直是较难解决的,通过探讨薄壁类零件在加工中存在的易变形、零件尺寸及表面粗糙度不易保证等技术问题,对加工难点进行分析,给出了工艺路线和加工方案,通过优化、完善装夹方法,从而有效解决此类薄壁类零件的车削加工难题,为以后加工此类薄壁零件提供了经验借鉴。
标签:薄壁零件;变形;夹具薄壁零件应用越来越广范,它具有重量轻,节约材料,结构紧凑等特点,但薄壁零件刚性差,强度弱,装夹基准面小,加工过程中容易变形,不易保证加工质量和精度,因此如何正确的加工薄壁零件也是一个棘手的问题。
1 基本情况介绍该薄壁套零件,材料为45#钢,壁厚最薄2mm,薄壁套最大直径为Ф70mm,内孔粗糙度为0.8,同时内孔精度要求在0.021mm内;外圆要求在0.021mm内,且精度要求较高,零件左端面有端面圆弧,其形状及尺寸如图一所示:2 薄壁零件的工艺分析2.1 工艺难点影响该薄壁零件加工精度的主要因素主要有三方面的问题①易受力变形薄壁零件不易装夹,工件壁薄,在较大的夹紧力下,容易产生夹紧变形。
②易受热变形因工件壁薄,过大的切削热会使工件产生热变形,不易保证工件精度要求。
③易振动变形在高速切削过程中,工件易产生振动,从而影响工件的形位精度和表面粗糙度。
2.2 工艺方案过程零件初始的工艺方案为:①夹持毛坯料,钻孔,内外交叉车削薄壁内外圆和Ф80外圆保证精度。
②对零件切断,为保证总长,长度提前预留1mm 。
③为保证薄壁零件的形位精度,我们采用扇形软爪和开缝套筒对薄壁进行装夹。
④零件调头,切削端面保证总长。
⑤切削端面圆弧。
通过这种方案加工出的工件经过三坐标测量机的检测,零件薄壁外圆和内孔的圆度已经发生变化,为了保证工件的形位公差,我们变径向装夹为轴向装夹。
零件改后的方案为:①对零件薄壁进行粗精车选用Ф24的钻头钻深度为80的孔,用内孔刀粗车内孔留精加工余量,对于Ф30的端面孔可以直接用Ф24钻头钻孔,留余量为轴向装夹定位时使用。
加工中心薄壁件的加工方法
加工中心薄壁件的加工方法有以下几个步骤:
1. 材料准备:选择合适的薄壁材料,常用的材料有铝合金、钢、不锈钢等。
材料的选择应根据零件的特点和要求确定。
2. 设计加工方案:根据零件的形状、尺寸和特殊要求,制定加工方案。
包括切削参数、切削工具的选择、加工顺序等。
3. 刀具选择:根据薄壁件的特点,选择合适的刀具。
薄壁件具有薄度大、刚度低等特点,需要选择钻头、铣刀等刀具来进行加工。
4. 加工设备设置:调整加工中心的各项参数,包括转速、进给速度、切削深度等。
要确保加工过程中切削负荷均匀,避免对薄壁件产生过大的力量。
5. 加工过程:根据加工方案进行加工工序。
在加工中尽量减少切削力对薄壁件的影响,采用合适的切削方式,如轻负荷切削、悬臂刀具等。
6. 加工质量控制:在加工过程中密切关注加工质量,如尺寸精度、表面质量等。
及时进行检测和调整,保证薄壁件的加工质量。
7. 表面处理:根据需要对薄壁件进行表面处理,如磨削、抛光等,以提高其表面光洁度和美观度。
需要注意的是,在加工过程中要注意保护薄壁件的表面,避免划伤和变形。
同时,加工中心薄壁件时应加强刀具和设备的维护,及时更换磨损的刀具,确保加工质量。
金属薄壁套类零件的加工工艺研究摘要:金属薄壁套类零件广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域,其加工工艺对产品质量和成本起着关键作用。
本论文以金属薄壁套类零件的加工为研究对象,通过分析不同金属材料的特性、工艺参数的选择以及加工工艺优化等方面的内容,探讨了金属薄壁套类零件的加工工艺,旨在提高产品的质量,降低生产成本,提高生产效率。
关键词:金属薄壁套类零件,加工工艺,优化,材料特性,生产效率引言:首先,我们深入探讨了不同金属材料的特性,分析其对加工工艺的影响。
随后,我们探讨了切削速度、进给速度和刀具选择等工艺参数的选择,以确保合适的工艺条件。
进一步,通过切削力分析、切削热分析和工艺参数的调整,我们致力于实现加工工艺的最佳优化。
这一研究旨在满足不断发展的工程和制造需求,提高金属薄壁套类零件加工的智能化水平。
一、金属材料特性分析(一)金属材料的分类金属薄壁套类零件所采用的金属材料种类繁多,主要包括铝合金、钢材、铜材、不锈钢、镁合金等。
不同种类的金属材料具有各自独特的化学成分和晶体结构,这些特性直接影响到它们在加工过程中的性能和行为。
以下是对一些常见金属材料的分类和特点的详细分析:1.铝合金铝合金因其轻量、良好的热导性和抗腐蚀性而在众多应用领域中备受青睐。
它的特点包括低密度、高塑性、良好的导热性和可铸性。
这使得铝合金在航空航天、汽车制造和电子设备等领域得到广泛应用。
然而,铝合金通常较为软,因此需要小心处理以防止变形或撕裂。
2.钢材钢材是一种常见的金属材料,以其高强度、硬度和耐磨性而著称。
它的特点包括多样化,从不锈钢到高速钢都有。
不同类型的钢材在加工中需要不同的工艺和工具,因为它们的硬度和切削性能有所不同。
钢材常见于制造汽车零部件、建筑结构和机械设备中。
3.铜材铜材具有良好的导电性和导热性,因此常用于电子和电气设备中。
它也是一种易于加工的金属,但相对较软。
铜材的特性包括高导电性、可塑性和良好的耐腐蚀性。
在加工铜材时,需要考虑材料的柔软性以防止切削过程中的不稳定性。
薄壁轴套的加工[摘要] 本文通过对薄壁轴套的论述,总结了其装卡及加工方法以及影响变形因素的一些经验。
[关键词] 薄壁轴套切削变形卡头薄壁轴套刚性差,在车削过程中受切削力和夹紧力的作用极易产生变形,影响工件尺寸精度和形状精度。
注意装夹方法,合理地选择刀具材料、几何角度、切削用量及适当地进行冷却润滑都是加工薄壁轴套类型工件时减少变形的关键所在。
一、刀具的选择:加工薄壁类工件的刀具刃口一定要锋利,一般采用较大的前角和主偏角1、前角对工件的影响:前角增大,若后角不变,楔角将减少,则刀具刃口锋利,切削流出的阻力减少,变形系数小,切削变形小。
加工塑性大的材料,增大前角,切削力下降明显,加工脆性材料时,增大前角,切削力下降不显著。
2、主偏角对工件的影响:見表一注:仅适用于一般钢。
二、切削用量的选择为减少工件的振动和变形,应使工件上所受的切削力和切削热相应小些,所以薄壁类工件加工时一般采用较高的切削速度,但切削深度和进给量不易过大(見表二)。
如机床精度底、刚性差时,则应适当降低切削速度。
三、工件的装卡及加工A、下料或多件一料,留a长卡头。
1、若工件为单件,则留a长卡头(参照表三),若工件直径较大,或重量较大,应将卡头适当加长。
2、若工件为多件,则需要视工件长度及外圆大小,考虑多件合下料,留a 长卡头(参照表三),若工件直径较大,或重量较大,应将卡头适当加长。
(适合多件合下料的工件,仅适用于Φ<200mm,多件的长度和<300mm的工件)B1、Φ≤100mm的工件:1、夹卡头,按毛坯均匀性找正,粗、精车各部达图。
注1:如果内孔、外圆精度要求较高,可采用内孔、外圆留磨量,开口弹性卡套装卡轴套,磨内孔达图,然后心轴/锥度心轴装卡,磨外圆达图,若为多件合下料工件,需同磨内孔、外圆达图后再轻卡工件切工件达图。
若两端面公差要求较高(0.05mm以内)或起轴承定位作用的工件,需要两端面单面留0.3+0.1mm留量,并在与外圆、内孔同次装卡中车出的端面刻0.3X0.3V型环线,然后上平面磨床先基准面定位,两面互为基准磨两留量端面达图。
波纹薄壁套零件机械加工工艺规程及定位方案设计套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的,该类零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求;内外圆之间的同轴度要求;孔轴线与端面的垂直度要求。
薄壁套类零件壁厚很薄,径向刚度很弱,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响,极易变形,导致以上各项技术要求难以保证。
针对这些问题,本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法、切削用量、刀具几何角度等做了初步的探讨。
1.薄壁套类零件的加工分析(1)工件装夹方法薄壁类零件在加工过程中如果采用普通装夹方法,会因为产生很大的变形而无法保证加工精度。
故薄壁类零件的装夹,一般应增大工件的支承面和夹压面积,或增加夹压点使之受力均匀,并减小夹压应力和接触应力,必要时可增设辅助支承,以增强工件的刚性。
具体措施如下:①采用工艺夹头装夹车削时在坯料上预留一定的夹持长度,在工件完成内孔、外圆及端面的加工后切掉。
这样不但防止了工件产生太大变形,而且保证了内孔、外圆及端面间的位置精度。
但这种方法在应用中有局限性而且会造成材料的浪费。
②增加夹压点或夹压面积通过增加夹压点或夹压面积减小零件的变形或使变形均匀化。
如:采用专用卡爪或开口过渡环装夹;采用液性塑料自定心夹头或弹簧夹头装夹;采用传力衬垫装夹等。
③变径向夹紧为轴向夹紧使夹紧力作用在刚度较大的轴向,避免了径向发生大的变形。
(2)切削用量的选择为减少工件振动和变形,应使工件所受切削力和切削热较小。
在切削过程中产生的切削力可以分解为三个分力:主切削力Fz、进给抗力Fx、吃刀抗力Fy。
(3)其中吃刀抗力Fy作用在机床和工件刚度最差的方向上,容易引起切削振动和工件的弯曲变形,影响加工精度和工件表面质量。
薄壁套零件的加工设计论文摘要本文以薄壁套零件的加工设计为研究对象,分析了传统套零件的制造工艺、加工难点和不足之处,探讨了如何通过优化设计和工艺方案来提高薄壁套零件的加工效率和产品质量。
同时,本文还介绍了一种基于CAD/CAM的联合设计和加工系统,通过数字化技术和先进的CNC加工设备,可以实现薄壁套零件的自动化生产,提高生产效率和降低成本。
最后,本文还对薄壁套零件的未来发展进行了展望和探讨,认为随着科技和工艺的不断进步,薄壁套零件将不断应用于各个领域,成为高性能和高精度机械元件的重要组成部分。
关键词:薄壁套;加工设计;CAD/CAM;联合设计和加工系统;自动化生产AbstractThis paper focuses on the manufacturing and design of thin wall sleeve components. An analysis of traditional manufacturing processes used for sleeve components, their limitations and manufacturing techniques has been performed. This study aims to determine methods of optimizing designs and crafting procedures in order to improve productivity and quality of thin wall sleeve components. Furthermore, a CAD/CAM combined design and processing system is introduced and will demonstrate the utilization of digitization technology and advanced CNC devices in achieving automated production of thin wall sleeve componentsand support the optimization of product quality and cost reduction. Keywords: Thin wall sleeve component; Manufacturing design; CAD/CAM; Combined designing and processing system; Automatic production。
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,ø64mm的外圆对ø60mm的内孔的同轴度,ø64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。
目录大连市技师学院车工技师毕业论文题目:薄壁套零件的加工设计专业/班级:学号:学生姓名:指导教师:2012年 3月 4 日摘要中文摘要薄壁套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的,该类零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求;内外圆之间的同轴度要求;孔轴线与端面的垂直度要求。
薄壁套类零件壁厚很薄,径向刚度很弱,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响,极易变形,导致以上各项技术要求难以保证。
针对这些问题,本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法、切削用量、刀具几何角度等做了初步的探讨。
关键词:薄壁套零件切削力刀具目录目录第1章绪论第1章.绪论1.1概述套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的,该类零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求;内外圆之间的同轴度要求;孔轴线与端面的垂直度要求。
薄壁套类零件壁厚很薄,径向刚度很弱,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响,极易变形,导致以上各项技术要求难以保证。
针对这些问题,本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法、切削用量、刀具几何角度等做了初步的探讨。
第2章设计内容及任务要求第2章.设计内容及任务要求2.1设计内容及要求本次设计主要是针对薄壁零件的难加工问题进行设计,从而设计出符合要求和合理的加工方法。
套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的,该类零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求;内外圆之间的同轴度要求;孔轴线与端面的垂直度要求。
薄壁套类零件壁厚很薄,径向刚度很弱,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响,极易变形,导致以上各项技术要求难以保证。
力求设计出加工简单,成本低,操作简单的加工方法。
2.2 加工方法的设计流程a.明确薄壁加工方法设计要求b.工况分析(刀具角度、切削用量)c.确定主要参数d.编制设计图e.选择和设计合理刀具f.编制设计说明书第3章薄壁零件的加工设计路线第3章薄壁套的加工特点3.1薄壁套的加工特点3.1.1 难加工的原因薄壁套是薄壁类零件中比较典型的零件,它的内.外直径差非常小.由于夹紧力.切削力.切削热.内应力等诸多因素的影响,加工难度比较大。
1.薄壁套承受不了较大的径向夹紧力.用通用夹具安装比较困难。
2.薄壁套的刚性差.在夹紧力的作用下极易产生变形.常态下工件的弹性复原能力会影响工件的尺寸精度和形状精度。
3.工件径向尺寸受切削热的影响大.热膨胀变形的规律难以掌握.因而工件尺寸精度不易控制。
4.由于切削力(特别是背向力)的影响.容易产生变形和振动.工件的精度和表面粗糙度不易保证.5.由于薄壁套刚性差.不能采用较大的切削用量.因而产生效率低。
6.对精密的薄壁套.测量时.工件承受不了.千分尺等的测量压力.可能出现较大的测量误差.甚至由于测量不当造成废品。
3.1.2薄壁套的车削与检测3.1.2.1减少薄壁套变形的措施(1)合理确定夹紧力的大小.方向和作用点1)粗.精车采用不同的夹紧力。
粗车时夹紧力大些.以使工件夹得牢固;精车时夹紧力小些.以减少工件的夹紧变形。
2)正确选择夹紧力的作用点.使夹紧力作用于夹具支承点的对应部位或刚性较好的部位.并尽可能靠近工件的加工表面。
3)改变夹紧力的作用方向.变径向夹紧为轴向夹紧.因为薄壁套轴向承载能力比径向大。
尽可能使夹紧力与切削力的方向一致.这样可以减小夹紧力。
4)增大夹紧力的作用面积.将工件小面积上的局部受力变为大面积上的均匀受力.可大大减少工件的夹紧变形。
第4章薄壁零件的加工设计路线3.1.2.2 使用辅助支承使用辅助支承使用辅助支承可提供工件的安装刚性.减小工件的夹紧变形。
3.1.2.3 增加工艺筋有些薄壁套可在装夹部位铸出工艺加强筋.以减少夹紧变形。
3.1.2.4 工件在一次安装工完成对于胚料厚度的薄壁工件.下料时可增加工艺长度.使工件在一次安装中完成.然后将工件切下。
车削时.不可将工艺加长部分的内孔余量车去.以保持夹持部分的刚度。
由于卡爪夹持部分较厚.且工件安装次数少.所以减少了工件的夹紧变形.而且加工后工件位置精度较高。
3.1.2.5 尽量减少切削力和切削热减少切削力(特别是背向力)和切削热.能有效减少薄壁套的变形。
3.2车刀几何参数3.2.1合理选择车刀几何参数:1.根据工件材料适当增大前角.可使车刀锋利.排屑顺利.减少切削与前刀面之间的摩擦.减少切削力和切削热。
2.增大刃倾角可使车刀的实际前角增大.刃口圆弧减小.提高工具的锋利程度.从而减少切削力和切削热。
3.根据薄壁套轴向承载能力比径向承载能力大的特点.适当增大主偏角.可以减小背向力.从而减少工具变形。
4.适当增大副偏角可减少副刀刃与工件之间的摩擦.使切削热量减小。
5.适当减小刀尖圆弧半径可减小背向力.从而减小工具变形。
但刀尖圆弧半径不可过小.否则将减小刀尖的散热面积。
3.2.1.1 合理选择刀具材料工件材料的硬度.强度.冲击韧性.延伸率等性能以及化学成分对刀具的耐用度影响很大.若刀具材料选择不当.将很快失去切削性能.使切削力和切削热增加.引起工件变形。
因此应选择与工件材料相适应的刀具材料。
3.2.1.2合理选择切削用量切削用量中队切削力影响最大的是背吃力量.对切削热影响最大的是切削速度。
因此车削薄壁套时应减小背吃刀量和降低切削速度.以减少切削力和切削热.同时应适当增大进给量。
3.2.1.3充分浇注切削液浇注切削液可以迅速降低切削温度.并减小摩擦系数.减小切削力。
对于不宜第4章薄壁零件的加工设计路线使用切削液的材料.可用压缩空气进行冷却。
3.2.1.4将粗.精车分开进行粗车后工件温度升高.此时进行精车将产生较大的热变形.因此粗车后应使用工件冷却后.在进行精车。
6)增加热处理工序消除残余应力铸造.锻造及有焊接工序的薄壁套胚料.内部组织失去平衡.产生内应力.会使工件产生变形。
对于这些工件.必须在粗加工的前.后进行适当热处理.以消除内应力.减小工件变形。
3.3减少薄壁套车削振动的措施由于薄壁套刚性太差.车削时产生振动是难以避免的.直径越大.壁厚越薄的工件振动越严重。
车削振动会引起工件变形.产生噪声.使工件表面质量变差.还会增加车刀磨损。
因此必须采取措施.尽量减小工件振动。
3.3.1调整机床机床主轴.溜板.刀架等部位的间隙过大.易产生振动.因此必须进行调整.适当减少其间隙.使各转动和滑动部位处于最佳运转状态。
3.3.2 选择合适的装夹方式同一工件.若装夹方式不同.引起振动的程度也不同。
例如采用开缝套筒.扇形卡爪.开缝胀套心轴.液性塑料定心夹具.波纹套弹性心轴等夹具.以及使用辅助支承.增加工艺筋等.都可以不同程度地减小车削振动。
其中液性塑料定心夹具.波纹套弹性心轴等减振效果较好.而用卡盘.普通心轴等夹具减振效果较差。
3.3.3 使用吸振材料用软橡胶片.软橡胶管.泡沫塑料.棉纱等软材料填充或包裹工件.车削时有减少振动和消除噪声作用。
车削薄壁套外圆时.可预先准备好软橡胶片卷成筒状塞入孔内.当工件快速旋转时.在离心力作用下.橡胶片紧贴孔壁.能够起到阻尼减振的作用。
如果工件低速旋转.离心力不足以将橡胶片紧贴孔壁.可以用钢丝制成的弹簧圈将橡胶片撑在孔壁上。
还可以就地取材.用破布.棉纱.海绵等物塞入孔内.亦可减少振动和噪声。
车削薄壁套内孔时.可以将橡胶软管均匀地缠绕在工件外圆上.或将橡胶片裹在外圆上.然后用细绳扎紧.也可减振。
第4章薄壁零件的加工设计路线3.3.4 填充低熔点物质用填充低熔点物质的方法车削薄壁套.不仅可以减少工件变形。
3.3.5 合理选择刀杆1)在不影响车削的情况下.尽可能增大刀杆横截面积.缩短刀杆伸出长度.以增加刀杆刚性。
2)选择减振效果较好的弹性刀杆。
3.3.6 合理选择车刀几何参数1)选择适当的主偏角。
主偏角过小时.切削面积增大.易产生振动。
车内孔时.主偏角不能过大(尤其不能大于90度).否则切削不稳定.易产生振动。
2)选择较小的刀尖圆弧半径和较短的修光刃.可减小过度刃和修光刃参加切削的长度.从而可减少振动。
3)选择较小的后角.可以起到阻尼减振作用。
3.3.7 合理选择切削用量车削薄壁套时.为了减少振动.一般应选择较低的切削速度.较小的背吃刀量和较大的进给量。
3.3.8薄壁套的检测(1)厚度的检测薄壁套的厚壁千分尺进行测量。
如果工作现场没有壁厚千分尺.可以用外径千分尺配合钢球进行检测。
(2)圆弧误差的检测薄壁套的圆度误差可用圆度仪进行检测。
(3)圆柱度误差的检测在生产车间常用检测圆度误差的两点法或三点法检测圆柱度误差。
当被测轮廓为奇数棱圆时.用三点法测量。
第4章薄壁套类零件的加工分析第4章薄壁套类零件的加工分析3.1加工实例3.1.1 (1)工件装夹方法薄壁类零件在加工过程中如果采用普通装夹方法,会因为产生很大的变形而无法保证加工精度。
如图1所示。
图1 套筒夹紧变形误差故薄壁类零件的装夹,一般应增大工件的支承面和夹压面积,或增加夹压点使之受力均匀,并减小夹压应力和接触应力,必要时可增设辅助支承,以增强工件的刚性。
具体措施如下:①采用工艺夹头装夹车削时在坯料上预留一定的夹持长度,在工件完成内孔、外圆及端面的加工后切掉。
这样不但防止了工件产生太大变形,而且保证了内孔、外圆及端面间的位置精度。
但这种方法在应用中有局限性而且会造成材料的浪费。
第4章薄壁套类零件的加工分析②增加夹压点或夹压面积通过增加夹压点或夹压面积减小零件的变形或使变形均匀化。
如:采用专用卡爪或开口过渡环装夹;采用液性塑料自定心夹头或弹簧夹头装夹;采用传力衬垫装夹等。
③变径向夹紧为轴向夹紧使夹紧力作用在刚度较大的轴向,避免了径向发生大的变形。
(2)切削用量的选择为减少工件振动和变形,应使工件所受切削力和切削热较小。
在切削过程中产生的切削力可以分解为三个分力:主切削力Fz、进给抗力Fx、吃刀抗力Fy。
切削力的经验公式为:其中吃刀抗力Fy作用在机床和工件刚度最差的方向上,容易引起切削振动和工件的弯曲变形,影响加工精度和工件表面质量。
切削热计算公式为:从以上两式中可以看出,切削用量应该选较小值,但考虑到生产率及加工塑性材料时避开积屑瘤的影响等,一般背吃刀量和进给量取较小值,而切削速度取较大值。
从式(2)中可以看出切削速度增大后产生的热量会增多,但同时工件与刀具的相对运动速度也提高,使热量来不及传到工件上而大部分被切屑带走,因此,对加工的影响并不会增大。
第4章薄壁套类零件的加工分析(3)刀具角度的选择加工薄壁类工件的刀具刃口要锋利,一般采用较大的前角和主偏角,但是不能太大,否则会因刀头体积的减小而引起强度、刚度下降,散热性能变差,最终影响加工精度。
刀具角度的取值与工件的形状、材质以及刀具自身的材料有关。