零件加工工藝設(shè)計(jì)與研究

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1、零件加工工藝設(shè)計(jì)與研究 零件加工工藝設(shè)計(jì)與研究 2019/08/30 本文分析和設(shè)計(jì)了不銹鋼材料薄板零件的加工工藝，主要研究了兩套夾具在特種機(jī)床加工過程中產(chǎn)生的成本和生產(chǎn)周期差異。通過夾具設(shè)計(jì)可以解決薄板加工易變形的問題，有利于制定更加合理的加工工藝。本研究解決了同種材料，不需表面加工，厚度不一形狀類似的墊片類零件的機(jī)械加工生產(chǎn)的問題，為類似零件的加工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。 薄板加工；特種加工；工藝設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì) 引言 薄板

2、類零件具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊軸向尺寸較小，徑向尺寸偏大，裝夾基面小，強(qiáng)度低加工中容易變形，零件加工質(zhì)量不易保證，所以薄板零件加工工藝的設(shè)計(jì)和夾具的設(shè)計(jì)是解決這類零件加工的關(guān)鍵問題[1]。圖1不同厚度要求墊片組零件是我院承接的煉鋼設(shè)備備件零件。表1中批量生產(chǎn)零件材料為OCr19Ni9，屬于典型不銹鋼材料零件。本文以該零件為例，研究薄板零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。 1零件結(jié)構(gòu)及工藝分析 根據(jù)給出墊片組圖紙見圖1所示。目前要加工墊片組厚度從0.1~1.0mm五種不等，數(shù)量共計(jì)800件。厚度不同但形狀相同，墊片外徑為φ360mm，定位孔中心圓直徑為φ260mm，內(nèi)徑φ200m

3、m，2個(gè)直徑為φ14mm的定位孔，2個(gè)寬14mm一側(cè)帶半徑為7mm圓弧的槽，表面不去除材料，粗糙度值為12.5，上下表面不需加工。該零件外形結(jié)構(gòu)較為簡單，尺寸公差要求不高屬于自由公差，但直徑較大厚度不一屬于典型薄板零件，零件材料屬于易切削鋼，其加工難度加工φ200的內(nèi)孔時(shí)，外孔φ360孔徑較大，容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象。 2加工方案對比 方案一冷沖壓加工方案分析，根據(jù)圖形采用模具沖壓成型加工方式，用于加工數(shù)量較大的零件。按800件生產(chǎn)數(shù)量來進(jìn)行成本核算，在生產(chǎn)成本評估上，生產(chǎn)一套模具價(jià)格昂貴，每張墊片的加工費(fèi)用較高，制作模具周期較長估算時(shí)間為2周，再加生產(chǎn)零件時(shí)間2天，

4、按每天8小時(shí)工時(shí)計(jì)，周期為10天乘8小時(shí)為80小時(shí)，增加生產(chǎn)成本降低了生產(chǎn)效益，故這種加工方案不可取。方案二加工方法是使用專用夾具通過特種加工方式數(shù)控線切割機(jī)床加工完成。該種加工方式需設(shè)計(jì)專業(yè)夾具，從夾具材料和加工工藝上考慮，生產(chǎn)成本比之上述沖壓成型加工方法要降低很多，從而增加了生產(chǎn)效益。生產(chǎn)周期也比較短按每天8小時(shí)，歷時(shí)40小時(shí)就可完成，符合企業(yè)單位的需求。所以，這里比對兩種加工方法選擇第二種特種加工方式比較合理。 3加工工藝制定 3.1確定線切割加工方案 經(jīng)上零件圖紙分析，設(shè)計(jì)加工方案為：（1）利用線切割加工Φ200mm的內(nèi)圓孔，加工寬為14

5、mm的兩個(gè)槽。（2）利用鉆床加工2個(gè)Φ14mm定位孔，孔中心定位圓為Φ260mm。（3）利用線切割加工Φ360mm外圓。（4）粗糙度值為RA12.5。 3.2零件加工夾具設(shè)計(jì) 裝夾時(shí)應(yīng)減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件圖上所要求的要加工表面加工出來，保證加工質(zhì)量，提高加工效率[2]。由于墊片組加工部位分外圓部分和內(nèi)圓部分，故加工內(nèi)、外圓部分需做一套專用夾具用于夾緊墊片外部，加工內(nèi)圓部分需制作一套專用夾具。（1）加工內(nèi)輪廓部分夾具設(shè)計(jì)如圖2所示，外形是直徑為360mm，厚10mm鋼板.為便于裝夾在線切割機(jī)床，在其外焊接四個(gè)尺寸相同間隔90的位置，外圍為焊接

6、連個(gè)的定位耳其中心有直徑為20mm定位孔。鋼板中心部分與圖2相同，一個(gè)直徑為200mm的孔和兩個(gè)寬為14mm鍵槽，需用線切割加工出來。先在鉆床上加工兩個(gè)直徑為14mm定位孔，并且加工相同的兩塊板，用螺栓夾緊墊片方料。其作用為切除內(nèi)部圓及鍵槽的多余材料，此種裝夾方式較安全可靠，能夠確定一個(gè)平面定位準(zhǔn)確。（2）在加工外輪廓部分夾具設(shè)計(jì)從節(jié)省材料方面考慮，將上板的的基本形狀保留，為方便定位將上板的中心部分焊接一塊圓鋼板，且中心鉆削一個(gè)直徑為20m定位孔如圖3所示上板形狀。下板要重新設(shè)計(jì)，為方便加工外輪廓不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故下板制作上用一塊新鋼板，為防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生軸向移動，必須在卡盤內(nèi)裝

7、一限位支撐，鋼板內(nèi)部設(shè)計(jì)兩個(gè)直徑為20mm定位孔用于固定在線切割上，下板夾具形狀如圖4所示。此種裝夾方式較安全可靠，能夠承受較大的軸向切削力，軸向定位準(zhǔn)確，裝夾時(shí)還需注意保證最小的夾緊變形[3]。3.3加工過程刀具及切削用量選擇（1）在鉆床上選擇刀具直徑為14mm的麻花鉆鉆削四個(gè)孔，主軸轉(zhuǎn)速為600r/min,切削速度20mm/min。其中兩個(gè)為定位孔，另兩個(gè)為線切割鉬絲下刀位。（2）在加工墊片內(nèi)輪廓之前，利用專用切割機(jī)將鋼板切割成邊長為380mm正方形，將其固定在線切割機(jī)上，安裝鉬絲編寫程序即可加工，其切削速度為0.1mm/r。（3）加工外輪廓只需將夾具裝好，在線切割編寫整圓加工程序，刀具選

8、擇鉬絲，切削速度0.1mm/r。這個(gè)注意裝夾時(shí)，重復(fù)定位要準(zhǔn)確。經(jīng)以上加工工序的設(shè)計(jì)，在工藝上設(shè)計(jì)兩套專用夾具完成產(chǎn)品加工核心內(nèi)容，經(jīng)量具檢驗(yàn)尺寸及變形情況，加工出的墊片組如圖5所示，符合生產(chǎn)技術(shù)要求。 4結(jié)束語 本文通過合理設(shè)計(jì)工藝與工裝夾具，薄板加工后經(jīng)檢驗(yàn)完全符合零件圖紙要求，通過兩套加工內(nèi)外輪廓夾具的設(shè)計(jì)，加工方法上比較簡單，加工工序不復(fù)雜，加工周期不長，生產(chǎn)成本較低，解決了同種材料，不需表面加工，厚度不一形狀類似的墊片類零件的機(jī)械加工生產(chǎn)的問題。并且為類似零件的加工，制定更加合理的加工工藝積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。 ［1］方毅.薄板密封蓋零件加工工藝設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2011（10）91-92． ［2］張福潤,嚴(yán)育才．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2012（7）35-36. ［3］王愛玲，李夢群，馮裕強(qiáng)．?dāng)?shù)控加工理論與實(shí)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009（5）65-66.