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      薄壁連接軸的工藝研究

      2014-09-03 03:56:49鄭琪然田明源
      關(guān)鍵詞:薄壁加工變形

      鄭琪然+田明源

      摘 要:薄壁連接軸在結(jié)構(gòu)上突出特點(diǎn)為薄壁、剛性差,加工過程中易變形。該件材料為難加工材料,可切削性差,在加工過程中極易積累較大機(jī)加應(yīng)力,增大工件的變形量。同時(shí)各尺寸公差和技術(shù)條件要求嚴(yán)格,加工難以保證。由于該件要求噴丸,并且在噴丸后工件的變形量無法預(yù)測(cè),所以需要制定合理的加工路線及加工方法,設(shè)計(jì)專用減少變形的車床夾具,選擇恰當(dāng)?shù)牡毒吆图庸?shù),用以減少工件的變形,保證工件的加工質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:連接軸;薄壁;加工;變形

      中圖分類號(hào):TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      薄壁連接軸是曲面結(jié)構(gòu),壁薄,各尺寸精度要求高,技術(shù)條件嚴(yán),而且該件材料為難加工材料,可切削性差,這些都為工件加工帶來困難。需要制定合理的工藝路線,設(shè)計(jì)專用車床夾具以減少工件變形,并優(yōu)化切削參數(shù),最終加工出了合格的工件。

      1 制定工藝前準(zhǔn)備

      1.1工件圖分析

      連接軸材料為難加工材料,曲面壁薄,最小壁厚只有3mm,最大直徑大、技術(shù)條件多、精度要求高,很多技術(shù)條件都在0.03~0.05之間。此外工件還進(jìn)行噴丸處理,噴丸對(duì)工件的尺寸、技術(shù)條件的影響無法預(yù)期,所以加工難度高,尺寸和技術(shù)條件難以保證。工件三維示意圖如圖1。

      2 主要表面的加工方法

      2.1內(nèi)外型面的加工

      內(nèi)外型面為曲面,壁薄,最小壁厚僅為3mm,尺寸多,最大直徑大、技術(shù)條件多、精度要求高。工件壁薄曲面精度比較高,多項(xiàng)技術(shù)條件要求比較嚴(yán),薄壁易變形,加工很難保證。加工時(shí)必須考慮控制變形。經(jīng)研究決定,從工藝路線上安排兩次消除應(yīng)力熱處理,減少機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響;研究裝夾方案,盡可能減少半精車和精車內(nèi)外型面時(shí)裝夾引起的變形。同時(shí)選擇合適的切削刀具、優(yōu)化切削參數(shù),控制工件變形。

      2.1.1 工藝路線對(duì)工件變形的控制

      因?yàn)楣ぜ儆诒”诩?,在開始制定工藝路線時(shí)就必須考慮控制變形。為了最大限度減小機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響,工藝路線安排了兩次消除應(yīng)力熱處理;在完成腹板的精車加工后,工件需要對(duì)腹板進(jìn)行噴丸處理。由于在噴丸后工件的變形程度無法預(yù)知,所以工件在噴丸前所有的面均留有余量并在噴丸后進(jìn)行修復(fù),這樣不僅保證了相關(guān)尺寸,同時(shí)也保證了各個(gè)面相對(duì)于基準(zhǔn)的技術(shù)條件。

      2.1.2消除應(yīng)力熱處理對(duì)工件變形的控制

      為了最大限度減小機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響,工藝路線在粗車后和半精車后分別安排了消除應(yīng)力熱處理,經(jīng)過粗車后,工件每邊剩余2~3余量,工件去除材料多,累積機(jī)加應(yīng)力大,此時(shí)進(jìn)行第一次消除應(yīng)力熱處理,消除粗加工工序累積的應(yīng)力。

      當(dāng)半精車后,各邊余量控制在約1,再進(jìn)行一次消除應(yīng)力熱處理,釋放工件中所累積的機(jī)加應(yīng)力,減少精車時(shí)機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響。

      2.1.3對(duì)精車前修復(fù)基準(zhǔn)時(shí)振刀和變形的控制

      為保證精車時(shí)腹板和基準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)一次加工,在精車前需要修復(fù)大端兩端面和外圓。車加工大端,由于大端懸空且工件壁薄、剛性差,易造成振刀和讓刀,從而使工件精車基準(zhǔn)不平同時(shí)粗糙度不能達(dá)到要求。經(jīng)過研究決定在大端加以輔助支撐,加強(qiáng)大端的剛性并避免振刀和讓刀。

      在加工過程中沒有輔助支撐的情況下端面跳動(dòng)為0.03并且有輕微的振刀,在裝有附注支撐的情況下端面跳動(dòng)為0.005mm,表面粗糙度達(dá)到要求。

      2.1.4 噴丸后工件的修復(fù)

      由于無法預(yù)知工件在噴丸后的變形情況,所以需要在噴丸前后測(cè)量工件各個(gè)表面相對(duì)于基準(zhǔn)的跳動(dòng),經(jīng)測(cè)量腹板在噴丸前相對(duì)于基準(zhǔn)的跳動(dòng)為0.02,噴丸修復(fù)后則為0.04,可以滿足設(shè)計(jì)要求。

      為保證各個(gè)尺寸和形位公差滿足設(shè)計(jì)要求,噴丸后對(duì)各個(gè)配合表面進(jìn)行修復(fù)。內(nèi)型面各配合面與基準(zhǔn)一次加工形成,修復(fù)外型面配合面時(shí)找正基準(zhǔn)后加工,尺寸和形位公差可以保證。

      2.1.5加工參數(shù)的選擇

      轉(zhuǎn)速高,進(jìn)給量大,雖然可以提高切削效率,但是在單位時(shí)間內(nèi)切除的材料多,工件熱傳導(dǎo)不充分,累積的機(jī)加應(yīng)力也大,很容易導(dǎo)致薄壁件變形。切削深度受刀具半徑制約,并且切削深度將直接影響工件受到的切削力,因?yàn)檫x用的刀具半徑R1.5,且為了減少切削力對(duì)薄壁件的影響,切削深度也不宜過大。經(jīng)過多次試驗(yàn),在滿足加工精度的前提下,轉(zhuǎn)速為70r/min,進(jìn)給量為0.1mm/r,切削深度不超過0.25mm。

      3 結(jié)論

      經(jīng)過進(jìn)行連接軸工藝的分析研究,制定合理的工藝路線、加工方法,加工出的工件符合設(shè)計(jì)要求,結(jié)果表明工藝路線、加工方法可行,為其他類似結(jié)構(gòu)薄壁工件的機(jī)械加工制造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

      參考文獻(xiàn)

      [1]柯明揚(yáng).機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,1996 1-185.

      [2]湯湘中.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988 1-158 .

      [3]張幼楨.金屬切削原理及刀具[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1990 1-162.

      [4]陳日曜.金屬切削原理(第2版 )[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.6 1-185.endprint

      摘 要:薄壁連接軸在結(jié)構(gòu)上突出特點(diǎn)為薄壁、剛性差,加工過程中易變形。該件材料為難加工材料,可切削性差,在加工過程中極易積累較大機(jī)加應(yīng)力,增大工件的變形量。同時(shí)各尺寸公差和技術(shù)條件要求嚴(yán)格,加工難以保證。由于該件要求噴丸,并且在噴丸后工件的變形量無法預(yù)測(cè),所以需要制定合理的加工路線及加工方法,設(shè)計(jì)專用減少變形的車床夾具,選擇恰當(dāng)?shù)牡毒吆图庸?shù),用以減少工件的變形,保證工件的加工質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:連接軸;薄壁;加工;變形

      中圖分類號(hào):TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      薄壁連接軸是曲面結(jié)構(gòu),壁薄,各尺寸精度要求高,技術(shù)條件嚴(yán),而且該件材料為難加工材料,可切削性差,這些都為工件加工帶來困難。需要制定合理的工藝路線,設(shè)計(jì)專用車床夾具以減少工件變形,并優(yōu)化切削參數(shù),最終加工出了合格的工件。

      1 制定工藝前準(zhǔn)備

      1.1工件圖分析

      連接軸材料為難加工材料,曲面壁薄,最小壁厚只有3mm,最大直徑大、技術(shù)條件多、精度要求高,很多技術(shù)條件都在0.03~0.05之間。此外工件還進(jìn)行噴丸處理,噴丸對(duì)工件的尺寸、技術(shù)條件的影響無法預(yù)期,所以加工難度高,尺寸和技術(shù)條件難以保證。工件三維示意圖如圖1。

      2 主要表面的加工方法

      2.1內(nèi)外型面的加工

      內(nèi)外型面為曲面,壁薄,最小壁厚僅為3mm,尺寸多,最大直徑大、技術(shù)條件多、精度要求高。工件壁薄曲面精度比較高,多項(xiàng)技術(shù)條件要求比較嚴(yán),薄壁易變形,加工很難保證。加工時(shí)必須考慮控制變形。經(jīng)研究決定,從工藝路線上安排兩次消除應(yīng)力熱處理,減少機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響;研究裝夾方案,盡可能減少半精車和精車內(nèi)外型面時(shí)裝夾引起的變形。同時(shí)選擇合適的切削刀具、優(yōu)化切削參數(shù),控制工件變形。

      2.1.1 工藝路線對(duì)工件變形的控制

      因?yàn)楣ぜ儆诒”诩?,在開始制定工藝路線時(shí)就必須考慮控制變形。為了最大限度減小機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響,工藝路線安排了兩次消除應(yīng)力熱處理;在完成腹板的精車加工后,工件需要對(duì)腹板進(jìn)行噴丸處理。由于在噴丸后工件的變形程度無法預(yù)知,所以工件在噴丸前所有的面均留有余量并在噴丸后進(jìn)行修復(fù),這樣不僅保證了相關(guān)尺寸,同時(shí)也保證了各個(gè)面相對(duì)于基準(zhǔn)的技術(shù)條件。

      2.1.2消除應(yīng)力熱處理對(duì)工件變形的控制

      為了最大限度減小機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響,工藝路線在粗車后和半精車后分別安排了消除應(yīng)力熱處理,經(jīng)過粗車后,工件每邊剩余2~3余量,工件去除材料多,累積機(jī)加應(yīng)力大,此時(shí)進(jìn)行第一次消除應(yīng)力熱處理,消除粗加工工序累積的應(yīng)力。

      當(dāng)半精車后,各邊余量控制在約1,再進(jìn)行一次消除應(yīng)力熱處理,釋放工件中所累積的機(jī)加應(yīng)力,減少精車時(shí)機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響。

      2.1.3對(duì)精車前修復(fù)基準(zhǔn)時(shí)振刀和變形的控制

      為保證精車時(shí)腹板和基準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)一次加工,在精車前需要修復(fù)大端兩端面和外圓。車加工大端,由于大端懸空且工件壁薄、剛性差,易造成振刀和讓刀,從而使工件精車基準(zhǔn)不平同時(shí)粗糙度不能達(dá)到要求。經(jīng)過研究決定在大端加以輔助支撐,加強(qiáng)大端的剛性并避免振刀和讓刀。

      在加工過程中沒有輔助支撐的情況下端面跳動(dòng)為0.03并且有輕微的振刀,在裝有附注支撐的情況下端面跳動(dòng)為0.005mm,表面粗糙度達(dá)到要求。

      2.1.4 噴丸后工件的修復(fù)

      由于無法預(yù)知工件在噴丸后的變形情況,所以需要在噴丸前后測(cè)量工件各個(gè)表面相對(duì)于基準(zhǔn)的跳動(dòng),經(jīng)測(cè)量腹板在噴丸前相對(duì)于基準(zhǔn)的跳動(dòng)為0.02,噴丸修復(fù)后則為0.04,可以滿足設(shè)計(jì)要求。

      為保證各個(gè)尺寸和形位公差滿足設(shè)計(jì)要求,噴丸后對(duì)各個(gè)配合表面進(jìn)行修復(fù)。內(nèi)型面各配合面與基準(zhǔn)一次加工形成,修復(fù)外型面配合面時(shí)找正基準(zhǔn)后加工,尺寸和形位公差可以保證。

      2.1.5加工參數(shù)的選擇

      轉(zhuǎn)速高,進(jìn)給量大,雖然可以提高切削效率,但是在單位時(shí)間內(nèi)切除的材料多,工件熱傳導(dǎo)不充分,累積的機(jī)加應(yīng)力也大,很容易導(dǎo)致薄壁件變形。切削深度受刀具半徑制約,并且切削深度將直接影響工件受到的切削力,因?yàn)檫x用的刀具半徑R1.5,且為了減少切削力對(duì)薄壁件的影響,切削深度也不宜過大。經(jīng)過多次試驗(yàn),在滿足加工精度的前提下,轉(zhuǎn)速為70r/min,進(jìn)給量為0.1mm/r,切削深度不超過0.25mm。

      3 結(jié)論

      經(jīng)過進(jìn)行連接軸工藝的分析研究,制定合理的工藝路線、加工方法,加工出的工件符合設(shè)計(jì)要求,結(jié)果表明工藝路線、加工方法可行,為其他類似結(jié)構(gòu)薄壁工件的機(jī)械加工制造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

      參考文獻(xiàn)

      [1]柯明揚(yáng).機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,1996 1-185.

      [2]湯湘中.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988 1-158 .

      [3]張幼楨.金屬切削原理及刀具[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1990 1-162.

      [4]陳日曜.金屬切削原理(第2版 )[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.6 1-185.endprint

      摘 要:薄壁連接軸在結(jié)構(gòu)上突出特點(diǎn)為薄壁、剛性差,加工過程中易變形。該件材料為難加工材料,可切削性差,在加工過程中極易積累較大機(jī)加應(yīng)力,增大工件的變形量。同時(shí)各尺寸公差和技術(shù)條件要求嚴(yán)格,加工難以保證。由于該件要求噴丸,并且在噴丸后工件的變形量無法預(yù)測(cè),所以需要制定合理的加工路線及加工方法,設(shè)計(jì)專用減少變形的車床夾具,選擇恰當(dāng)?shù)牡毒吆图庸?shù),用以減少工件的變形,保證工件的加工質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:連接軸;薄壁;加工;變形

      中圖分類號(hào):TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      薄壁連接軸是曲面結(jié)構(gòu),壁薄,各尺寸精度要求高,技術(shù)條件嚴(yán),而且該件材料為難加工材料,可切削性差,這些都為工件加工帶來困難。需要制定合理的工藝路線,設(shè)計(jì)專用車床夾具以減少工件變形,并優(yōu)化切削參數(shù),最終加工出了合格的工件。

      1 制定工藝前準(zhǔn)備

      1.1工件圖分析

      連接軸材料為難加工材料,曲面壁薄,最小壁厚只有3mm,最大直徑大、技術(shù)條件多、精度要求高,很多技術(shù)條件都在0.03~0.05之間。此外工件還進(jìn)行噴丸處理,噴丸對(duì)工件的尺寸、技術(shù)條件的影響無法預(yù)期,所以加工難度高,尺寸和技術(shù)條件難以保證。工件三維示意圖如圖1。

      2 主要表面的加工方法

      2.1內(nèi)外型面的加工

      內(nèi)外型面為曲面,壁薄,最小壁厚僅為3mm,尺寸多,最大直徑大、技術(shù)條件多、精度要求高。工件壁薄曲面精度比較高,多項(xiàng)技術(shù)條件要求比較嚴(yán),薄壁易變形,加工很難保證。加工時(shí)必須考慮控制變形。經(jīng)研究決定,從工藝路線上安排兩次消除應(yīng)力熱處理,減少機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響;研究裝夾方案,盡可能減少半精車和精車內(nèi)外型面時(shí)裝夾引起的變形。同時(shí)選擇合適的切削刀具、優(yōu)化切削參數(shù),控制工件變形。

      2.1.1 工藝路線對(duì)工件變形的控制

      因?yàn)楣ぜ儆诒”诩?,在開始制定工藝路線時(shí)就必須考慮控制變形。為了最大限度減小機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響,工藝路線安排了兩次消除應(yīng)力熱處理;在完成腹板的精車加工后,工件需要對(duì)腹板進(jìn)行噴丸處理。由于在噴丸后工件的變形程度無法預(yù)知,所以工件在噴丸前所有的面均留有余量并在噴丸后進(jìn)行修復(fù),這樣不僅保證了相關(guān)尺寸,同時(shí)也保證了各個(gè)面相對(duì)于基準(zhǔn)的技術(shù)條件。

      2.1.2消除應(yīng)力熱處理對(duì)工件變形的控制

      為了最大限度減小機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響,工藝路線在粗車后和半精車后分別安排了消除應(yīng)力熱處理,經(jīng)過粗車后,工件每邊剩余2~3余量,工件去除材料多,累積機(jī)加應(yīng)力大,此時(shí)進(jìn)行第一次消除應(yīng)力熱處理,消除粗加工工序累積的應(yīng)力。

      當(dāng)半精車后,各邊余量控制在約1,再進(jìn)行一次消除應(yīng)力熱處理,釋放工件中所累積的機(jī)加應(yīng)力,減少精車時(shí)機(jī)加應(yīng)力對(duì)工件變形的影響。

      2.1.3對(duì)精車前修復(fù)基準(zhǔn)時(shí)振刀和變形的控制

      為保證精車時(shí)腹板和基準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)一次加工,在精車前需要修復(fù)大端兩端面和外圓。車加工大端,由于大端懸空且工件壁薄、剛性差,易造成振刀和讓刀,從而使工件精車基準(zhǔn)不平同時(shí)粗糙度不能達(dá)到要求。經(jīng)過研究決定在大端加以輔助支撐,加強(qiáng)大端的剛性并避免振刀和讓刀。

      在加工過程中沒有輔助支撐的情況下端面跳動(dòng)為0.03并且有輕微的振刀,在裝有附注支撐的情況下端面跳動(dòng)為0.005mm,表面粗糙度達(dá)到要求。

      2.1.4 噴丸后工件的修復(fù)

      由于無法預(yù)知工件在噴丸后的變形情況,所以需要在噴丸前后測(cè)量工件各個(gè)表面相對(duì)于基準(zhǔn)的跳動(dòng),經(jīng)測(cè)量腹板在噴丸前相對(duì)于基準(zhǔn)的跳動(dòng)為0.02,噴丸修復(fù)后則為0.04,可以滿足設(shè)計(jì)要求。

      為保證各個(gè)尺寸和形位公差滿足設(shè)計(jì)要求,噴丸后對(duì)各個(gè)配合表面進(jìn)行修復(fù)。內(nèi)型面各配合面與基準(zhǔn)一次加工形成,修復(fù)外型面配合面時(shí)找正基準(zhǔn)后加工,尺寸和形位公差可以保證。

      2.1.5加工參數(shù)的選擇

      轉(zhuǎn)速高,進(jìn)給量大,雖然可以提高切削效率,但是在單位時(shí)間內(nèi)切除的材料多,工件熱傳導(dǎo)不充分,累積的機(jī)加應(yīng)力也大,很容易導(dǎo)致薄壁件變形。切削深度受刀具半徑制約,并且切削深度將直接影響工件受到的切削力,因?yàn)檫x用的刀具半徑R1.5,且為了減少切削力對(duì)薄壁件的影響,切削深度也不宜過大。經(jīng)過多次試驗(yàn),在滿足加工精度的前提下,轉(zhuǎn)速為70r/min,進(jìn)給量為0.1mm/r,切削深度不超過0.25mm。

      3 結(jié)論

      經(jīng)過進(jìn)行連接軸工藝的分析研究,制定合理的工藝路線、加工方法,加工出的工件符合設(shè)計(jì)要求,結(jié)果表明工藝路線、加工方法可行,為其他類似結(jié)構(gòu)薄壁工件的機(jī)械加工制造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

      參考文獻(xiàn)

      [1]柯明揚(yáng).機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,1996 1-185.

      [2]湯湘中.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988 1-158 .

      [3]張幼楨.金屬切削原理及刀具[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1990 1-162.

      [4]陳日曜.金屬切削原理(第2版 )[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.6 1-185.endprint

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