薄壁环形件加工工艺方法的探讨.doc

薄壁环形件加工工艺方法的探讨 工艺与检测Techn0IogyandTest 薄壁环形件加工工艺方法的探讨 张玉峰 (贵州航天乌江机电设备有限责任公司,贵州遵义563003) 摘要:薄壁零件在航天产品中得到了越来越广泛的应用,而薄壁工件因其壁薄,加工难也成了行业内棘手 的事情.以典型零件加工为例探讨薄壁环形工件在车加工过程中存在的易变形,工件尺寸及表面粗 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,完善夹具 设计,从而有效解决薄壁环形零件的车削加工难题,为加工薄壁环形零件提供了经验借鉴. 关键词:薄壁环形件工艺方法 DiscussiononThin-wallRing——typePartMachiningProcess ZHANGYufeng (GuizhouAerospaceWujiangMachineryamp;ElectricityEquipmentCo.,Ltd.,Zunyi563003,CHN) 1典型工件分析 1.1工件的基本情况 以我公司某出口产品密封环的加 工为例,该零件为薄壁环形工件,材料 为30CrMnSiA高强度钢,表面渗氮硬 度为55～60HRC,壁厚为6mm,内孔 粗糙度为R1.6ixm,外圆与内孔的同 轴度为0.02mm,内孑L圆度为0.05 mm,其形状及尺寸如图1所示. 1.2工件的主要~jD-r难点分析 图1零件图 由图1可以看出,内孔+238-o~:,66mm,外圆 u+ +.. 0.695 mm及位置度要求是该工件最主要的加工难 点.该工件表面渗氮后加工,因刚性差,极易发生变 形;加上排屑困难,表面质量,圆度均难以保证;且存在 切削时刀具易崩刃,磨损等现象.为保证该工件内孔, 外圆的同轴度,以及减小其表面渗氮处理后的变形量, 该工件半精加工为精加工预留了余量.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成为该工件是否合格的关键. 2加工工艺过程设计 通过对工件结构及其加工难点的分析,制定出以 下加工工艺路线: 下料一普车粗加工外圆,平端面,镗内孔通孔,保 证两侧外圆端面与工件轴线垂直一热处理人工时效一 数控车半精加工内孔,外圆,平两侧端面,并与工件轴 线垂直,为保证表面渗氮后的工件硬度能够达到设计 ? 94? 要求,内孔留0.5mm的加工余量,外圆留0.15mm的 加工余量一外圆表面渗氮处理,硬度55～60HRC一精 加工工件,平右端面,精车内孑L尺寸-0.666mm一精 加工工件,平左端面一精车外圆,使用内涨胎夹具精车 外圆至尺寸250:1TIm. 3加工工艺方案的确定 3.1加工刀具的选择 采用瑞士山特维克公司生产的PCBN(聚晶立方 氮化硼)刀片进行加工. 3.2专用夹具设计 3.2.1卡爪夹紧力和切削力 卡爪夹紧力计算公式为 W=2KM/(凡 式中:n为卡爪数;K为安全系数;为摩擦系数;M为 切削扭距;D为工件直径. 切削力F计算公式为 Fc : CFc《n?cKMFKFKr0FKK 式中:Cn为系数;n,Ynn为指数;a为吃刀深度;厂 为进给量;为切削速度;K为材料修正系数;K为 主偏角修正系数;K,为前角修正系数;K为刃倾角 修正系数;,为刀尖圆弧半径修正系数. 切削扭距计算公式为:M=FED~2 该工件加工时的主切削力为 1560×0.2×0.125×50m15×(5 X0.89Z0.9×0.6X0.8N=100.6N 切削转距为 等=0 =FcD/2:0.5×100.6×250Nmm=12575Nmm 卡爪夹紧力为 =:=303N3.5N nD,1n厂×.一….. 根据公式计算结果,留 出一定的安全保障系数后, 将卡爪夹紧力确定为250N. 经过对机床液压缸压强逐步 调整,最后试验出液压缸压 强在0.85Pa时卡爪夹紧力 能够满足要求,同时采用软图2内孔加工图 三爪进行装夹,减小工件夹紧变形(见图2). 3.2.2内涨胎设计 为保证外圆精加工能一次完成,且工件支撑面具 有足够的刚性,采用内涨胎(如图3所示)进行外圆切 削加工,这样可以避免由于切削而造成的工件应力变 形,提高加工效率. 工装的设计:本工装采用橡胶膨胀式的夹紧方式 进行装夹.螺栓压紧时通过螺栓和压板挤压楔块和支 撑轴套,橡胶套在楔块和支撑轴套的作用下完成工件 的夹紧.楔块的倾角为12.和45.,保证了工艺系统的 Techn0IOgyandTeSf工艺与检测 刚性.橡胶套中央部位通过三片支撑轴套传力,保证 了中央部位的有效支撑,夹 紧. 4结语 通过以上方法,加工后 的工件内孔表面粗糙度达到 了R.1.6m,外圆,内孔的 同轴度为0.02mm,内孔圆 度为0.03mm,完全符合设 计要求,一次交验合格率达 到了100%,有效解决了高硬 1一本