减少薄壁零件加工变形的探讨

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  【摘 要】针对薄壁零件刚性差制造过程中容易产生变形,加工精度不高等问题,本文详细分析薄壁零件加工特点,防止变形的工艺方法,工艺方法的改进及切削参数的选择,对减少薄壁零件加工变形,提高薄壁零件加工精度的具体方法进行探讨。
  【关键词】薄壁零件;变形;精度;生产效率
  0.引言
  薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门,因为它具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点,但由于薄壁零件刚性差,强度等原因,在加工中容易变形,使零件的形位公差增大,难以保证零件的加工精度与加工质量,本文针对如何减少零件加工变形及提高薄壁零件的加工精度,對工件的装夹,刀具的合理选用,切削用量的选择等方面进行探讨。提出设计工装夹具及改进工艺等步骤。有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形,为保证加工精度提供了良好的依据及借鉴。
  1.影响薄壁零件加工精度的因素
  影响薄壁零件加工精度的因素有很多,如机床的几何误差、夹具误差、工艺系统的受力变形、受热变形、震动变形调整误差、工件残余应力引起的误差等等。本文主要从受力变形,受热变形和震动变形三个方面进行探讨。
  1.1受力变形
  因工件薄壁强度弱,在卡盘上夹紧时夹紧力不均衡,会使零件产生变形,造成零件的圆度误差,从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
  1.2受热变形
  由于切削热,摩擦热,派生热源,环境温度等因素,使工件系统各部分的变形产生差异,从而破坏了刀具与工件的准确性及运动关系。特别是薄壁零件更容易产生变形。使工件尺寸难于控制。
  1.3震动变形
  在切削力的作用下,容易产生受迫振动和自激震动,在加工表面下震动痕迹,影响工件的尺寸精度,形状,位置精度和表面粗糙度。图1所示为薄壁零件,现从工件的装夹,刀具的合理选用,切削用量的选择等方面进行综合实验,以期减少零件加工变形以提高零件的加工精度。
  2.具体实例
  图1所示从零件的图样要求及材料加工此零件的难度主要是刚性问题,薄壁零件的部分仅为5mm,材料为45号钢,考虑定位精度,装夹方便可靠,通常用软爪夹持外圆或撑内孔装夹方法来加工,车削受力点与夹紧力作用点相差较远,还需车削?54受力很大,因而刚性不足,容易引起晃动和震动。
  2.1优化夹具的设计
  由于工件薄壁刚性差,如果采用常规方法装夹及切削加工,工件将受到轴向切削力和热变形的影响,而出现弯曲变形,很难达到技术要求,为解决此问题,并考虑到装夹快速省力,有一定的适用范围等方面,为此设计了一套适合该工件的专用夹具如图2:夹具体1支撑内孔可夹工件,材料为45号钢,夹具体上为控制总长。拉杆3通过左端拉紧,其外椎面压紧,夹具体右端的内孔来夹持工件。内镗孔刀采用机夹刀缩短换刀时间,具有较好的刚性,能减少振动变形和防止产生变形;外圆粗,精车均选用硬质合金车刀,选择根据是取它的使用强度高,抗冲击和抗振性能好。
  2.2工艺过程
  (1)装夹毛坯15mm,平端面至加工要求。
  (2)用?40钻头钻通孔,粗精加工?44通孔。
  (3)粗精加工?75外圆,加工长度大于3.5mm。
  (4)调头利用夹具如图所示装夹控制总长40mm;平端面。
  (5)拆卸工件,完成加工。
  2.3切削用量的选择
  (1)内孔粗车时,主轴转速每分钟500-600转,进给速度F100-F150转;留精车余量0.3-0.4mm。
  (2)内孔精车时,主轴转速每分钟1100-1200转,为取得较好得表面粗糙度选用较低的进给速度F30-F45,采用一次走刀加工完成。
  (3)外圆粗车时,主轴转速每分钟1100-1200转,进给速度F100-F150,留精车余量0.3-0.5mm。
  (4)外圆精车时,主轴转速每分钟1100-1200转,进给速度F30-F45,采用一次走刀完成。
  3.结束语
  针对以上措施,很好的解决了刚性与变形及加工精度等问题,减少了装夹校正的时间,减轻了操作者的劳动强度,提高效率,并保证加工后零件的质量,经济效益十分明显。 [科]
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