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薄壁套件加工工艺分析及应用实例_机械论文

时间:2012-04-17  作者:卞新安

论文导读::薄壁套件在结构上与刚性套件的区别为“壁薄”,其加工时在各影响因素的作用下,主要技术难点为变形较大,加工精度难以保证。本文主要分析引起变形的各影响因素,继而探析减小变形的有效工艺措施,并通过生产实例进行工艺验证,取得较好的实际良效,有效地保证了其加工精度要求。
论文关键词:薄壁套件,工艺分析,应用实例
 

俗话说“车工最怕车细长轴、薄壁套”,此话不无道理。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,径向刚性很差,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等诸多因素的影响,极易变形,且变形程度严重,导致以上各项技术要求难以保证。针对这些问题机械论文,结合本人多年的生产实践经验,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深刻的探讨,以供大家参考、共享。

一、薄壁套件的加工工艺分析

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。例如用三爪自定心卡盘夹持薄壁套筒镗孔:夹紧后套筒呈三棱形(图1a),虽然镗出的孔成正圆形(图1b),但松开后,套筒的弹性恢复使已镗成圆形的孔变成了三角棱圆形(图1c)。

工艺分析

(a)三爪自定心卡盘装夹(b)镗孔后

工艺分析

(c)松开后(d)开口过渡环装夹

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)采用工艺凸台装夹 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(图1d);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论文提纲怎么写。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:

(1)

式中 CFz、CFx、CFy--------系数

XFzYFz XFx YFx XFy YFy-----指数

ap------背吃刀量

f--------进给量

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:

Q=Fzvt (2)

式中 v——切削速度

t——切削时间

从以上两式中可以看出机械论文,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。

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。

二、应用实例

加工如图2所示的薄壁套,除了图中所示的要求外,内外圆还有0.02mm的同轴度公差。

工艺分析

图2薄壁套

1、夹具设计 加工可以先加工内孔和一个端面,此时留较大的余量,采用开口过渡环装夹;在最后一道工序中采用如图3所示的夹具装夹加工外圆。该夹具的核心元件是弹性套5,在心轴1上装有一对锥套2和6机械论文,拧动螺母8使其向右移动时,锥套给弹性套一个径向力,将工件4胀紧,反方向拧动时工件松开。其中定位销3和7是防止弹性套与锥套以及锥套与心轴之间的相对转动。该夹具使夹紧力均匀作用在工件的内表面上,不但减小了工件因变形而引起的加工误差,而且因为消除了径向间隙而提高了定位精度,能够很好地保证内外圆的同轴度要求。

图3弹性心轴

1.心轴 2、6.锥套 3、7.定位销

4.工件 5.弹性套 8.螺母

2、刀具几何参数的选择如图4所示。

(a)外圆精车刀(b)内孔精车刀

图4刀具几何参数

3、精车切削用量的选择见附表。

切削用量选择表

 

工件材料

刀片材料

切削用量

v / m.min-1

?/ mm.r-1

ap / mm

45、Q235A

YT15

100~130

0.08~0.16

0.05~0.5

铝合金

YA6、YG6X

400~700

0.02~0.03

0.05~0.1

4、通过实际切削加工表明,用以上的夹具装夹,变形较小,能够保证形状及同轴度的要求。刀具几何参数及切削用量的选择也较为合理,工件的各项要求均有明显的提高。


参考文献:
[1]徐嘉元.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1999.12。
[2]孟少龙.机械加工工艺手册[K].北京:机械工业出版社,1991.9。
[3]韩步愈.金属切削原理与刀具[M].北京:机械工业出版社,2001.5。
[4]李天无.简明机械工程师手册[K].昆明:云南科技出版社,1988。
 

 

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