精密零件（共8篇）
精密零件 篇1
美国Smalley钢环公司创始于1918年, 百年的质量与服务, 为S m a l l e y赢得了“世界一流质量”称号。2006年, Smalley公司在继芝加哥、法国、瑞典设立服务基地后, 与天津元象国际贸易有限公司建立战略联盟, 在中国设立仓库。在服务BOSCH、E A T O N、K O D A K、DANFOSS、EMERSON等全球500强企业的同时, 也为中国的动力传输领域提供了更精密的选择。
Smalley波形弹簧、弹性挡圈用途极为广泛, 其应用涵盖了从地面石油燃气勘探到空间的航空航天系统各个领域。主要应用在离合器、阀门流体、轴承预压、液压密封、风力发电、电梯安全制动装置、轨道车辆制动系统、液体轴承补偿装置。以下是Smalley产品的几个应用举例。
1. 波形弹簧的应用
(1) 水阀Smalley对顶波簧, 可以保持恒定受力使螺纹和主轴咬合, 从而阻止水阀手柄随意转动。当手柄逆时针旋转时, 波簧阻力增大, 因而阻止手柄的继续转动。
(2) 压力阀 (如图1) Smalley扁线波形弹簧, 对密封盘施加一个准确的力, 当空气进入槽上部时, 就使得密封盘脱离密封表面, 从而达到机械卸压的目的。
(3) 多齿锯 (如图2) 将一个特殊设计的带定位片的波簧装在切刀的壳中。波簧提供足够的压力使得切刀壳的两部分合为一体, 并允许其振动。
(4) 摩擦式离合器 (如图3) 当“V”形棘爪在“V”形槽中时, 离合器起驱动作用。Smalley波簧提供压力, 保证棘爪在槽中。当力矩增大时, “V”形棘爪将脱离“V”形槽, 解除弹簧上压力, 从而实现滑动。当力矩减小时, 波簧迫使“V”形棘爪保持在“V”形槽, 实现驱动。
(5) 齿轮箱驱动 (如图4) 齿轮箱设计中, Smalley波形弹簧在由涡轮驱动的小齿轮上施加一个稳定的力, 波簧可以大大减少振动, 且可以补偿齿轮箱中塑料件的公差。
(6) 高速泵 (如图5) 在高速泵中, Smalley波簧可以给锥形滚动轴承一个较高预压力, 另外, 螺旋弹性挡圈还可以使整个轴承/主轴很好的布置在整个泵腔内。
(7) 隔振器 (如图6) 在有限安装空间里, Smalley波簧可以产生很大的力和相对大的轴向位移。波簧以级数排列增加行程。
2. 弹性挡圈的应用
(1) 橡胶套 (如图7) 双层螺旋弹性挡圈把橡胶套卡在槽中, 使得当橡胶套充分润滑时起到几乎完美的密封作用。挡圈已去毛刺, 故不会磨损橡胶套。
(2) 齿轮托 (如图8) Smalley单层波形挡圈使涡轮轴固定在原位并给其一定的预压力。波形挡圈和内槽配合, 当齿轮旋转时, 挡圈的波形允许齿轮/主轴轴向浮动。
(3) 压力表 (如图9) 压力表中, 弹性挡圈设计在窄槽中, 施加一个较轻压力在光学镜片上。单层挡圈可以在不弄破镜片的条件下提供适当的载荷。
(4) 自动阀 (如图10) 当活塞偶然受到振动引起的负荷时, 需要用高的轴向负荷支撑力和带缺口的挡圈来吸收这种负荷。
(5) 软管配件 (如图11) 单层弹性挡圈安装在里面的浅槽中, 使罩杯固定在配件上。由于罩杯厚度比较小, 所以把弹性挡圈设计为带拐角的, 这样就能使得挡圈在比较浅的槽中易于工作。
摘要：美国Smalley钢环公司创始于1918年, 百年的质量与服务, 为Smalley赢得了“世界一流质量”称号。2006年, Smalley公司在继芝加哥、法国、瑞典设立服务基地后, 与天津元象国际贸易有限公司建立战略联盟, 在中国设立仓库。在服务BOSCH、EATON、KODAK、DANFOSS、EMERSON等全球500强企业的同时, 也为中国的动力传输领域提供了更精密的选择。
关键词：波形弹簧,弹性挡圈
精密零件 篇2
在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。
然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的`。
因此，提高发动机吸入气体的能力，也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。
增压技术就是一种提高发动机进气能力的方法，采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。
1.涡轮优缺点分析
涡轮，即涡轮增压，主要应用于汽车领域。
在不改变发动机排量的条件下，涡轮增压发动机能较大幅度地提高发动机的功率及扭矩，一般而言，加装涡轮增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%～30%。
从另一方面讲涡轮增压能够提高汽车的燃油经济性。
在不改变发动机排量的条件下，涡轮增压发动机能较大幅度地提高发动机的功率及扭矩，一般而言，加装涡轮增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%～30%。
从另一方面讲涡轮增压能够提高汽车的燃油经济性。
不过涡轮增压也有它的缺点，这就是涡轮迟滞效应，因为涡轮要等发动机达到一定转速时(大概rpm)才能启动工作，其次是涡轮增压带来的噪声增大和排气散热问题。
因此，精密涡轮零件的加工工艺是确保汽车性能的关键保障，下面就涡轮加工工艺作一探讨。
2.涡轮工艺路线的制定
在制定部件工艺路线之前首先要确定工件的定位基准，定位基准是指零件在加工过程中，用于确定零件在机床或夹具上的位置基准。
它是零件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。
在进行外圆及孔加工时，其轴线就是定位基准，若有孔时，可采用外圆表面。
工艺路线的拟定主要是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度、合理选用机床和刀具、确定所用夹具的大致结构等，要根据生产实际灵活应用。
加工阶段的划分应根据零件的加工质量要求，一般划分为粗加工、半精加工、精加工、超精密加工阶段。
这样可保证加工质量，合理使用加工设备，及时发现缺陷，减少表面损害等。
但加工阶段划分不是绝对的。
加工工序安排一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其他表面。
加工工序是遵循先粗后精、先主后次、先面后孔的原则。
3.涡轮零件的加工工艺
精密涡轮零件的加工工序复杂，所以一定要制定合理的加工工序，在制定时要综合考虑材质、技术要求、加工设备、热处理等，要合理确定加工余量，正确计算各工序尺寸及公差，充分利用好加工设备和工艺装备，正确选择切削用量及加工工时定额，保证加工质量及提高劳动生产率。
3.1铣削的加工
零件要求两件出，用方料线切割一次出两件，若用圆棒加工，工序较复杂。
磨削是表面精加工的主要方法，磨削主要用于中小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面加工。
磨削表面粗糙度为RaO.8～0.2μm后，两平面间的尺寸公差等级可达IT6!IT5，平面度可达0.01!0.03mm/m，精磨去除余量0.05mm，精磨后的尺寸为55mmx55mm×49.2mm。
该零件除表面外，主要是孔系加工，采用立式三坐标数控铣削加工中心进行加工。
由于该零件材质较硬，内孔表面加工较外圆表面困难得多，工序也多，此处采用钻一线切割的加工方法。
一次装夹即可完成所有孔的加工，因此确定工序为1个，分3个工步，按照先小孔后大孔的加工原则，安排如下：按底孔要求尺寸Ф1.500mm，钻至直径Ф1.2mm，并钻Ф2.0mm孔;分别按2个底孔要求尺寸Ф2.500mm，钻至直径Ф2.2mm，并钻Ф3.0mm、深35mm孔;按底孔要求尺寸Ф5.600mm，钻至直径Ф5.0mm，并倒角C0.5mm。
3.2线切割加工
由于零件内孔技术要求较高，而本身材质又硬，结构相对较复杂，采用电火花线切割加工，省掉了形状复杂的成型电极，大大降低了工艺装备的制造成本，缩短了生产准备时间，可以加工很微细的窄缝、异形孔和复杂的型腔;由于蚀除量很小，所以加工效率很高。
电火花半精加工粗糙度为RalOμm，精加工粗糙度为Ra2.5～1.25μm。
具体如下：将底孔Ф1.2mm电火花线切割至Ф1.500mm;分别将2个底孔Ф2.2mm电火花线切割至Ф2.500mm;将底孔Ф5.0mm尺寸电火花线切割至Ф5.600mm;电火花线切割Ф24.400mm外圆形状，同时切割开口槽，一次成功。
电火花线切割机床可分为快走丝和慢走丝两大类，此处采用慢走丝电火花线切割。
慢走丝粗加工，火花间隙0.02～0.03mm，精加工时间隙在5～6μm，采用慢走丝电火花线切割可以循环加工。
加工控制量为：C001，1～2刀，间隙0.03mm;C002，1～2刀，间隙0.02mm;C003，l～2刀，间隙0.0lmm;C004，1～2刀，间隙5～6mm。
3.3内外圆磨床加工
由于工件是精密零件，在电火花线切割后安排磨床精密磨削，精密磨后工件精度可达IT6～IT5，表面粗糙度为RaO.63～0.16μm。
加工时，内外圆最好在一次安装中同时磨出，以保证它们之间有较高的垂直度。
具体如下磨直径Ф2400mm外圆;磨削直径Ф5.6mm内孔段;外圆磨削5μm，尺寸到40.27～0.3mm。
铣削环形排气槽，利用转盘成型铣刀铣削;铣削宽2.0mm、深0.3mm排气槽。
数控车削加工Ф23.16mm锥形外圆，将高度加工至48.46土0.01mm电火花放电加工直径Ф7.150mm、长约11mm圆孔、端部圆角。
因孔小，难以在车削加工中用镗刀加工;若用加工中心铣削加工，刀直径较小，易出现让刀现象，形成加工锥度，同时圆孔圆度达不到要求。
电火花放电加工顶部凹槽;若用加工中心铣削加工，因尺寸较小，深度约11mm，加工中易出现让刀现象，并且底部为直角，无法清角。
参考文献：
[1]王松乔，多工位机床的应用与国产化[J]，中国制造，
精密盘类零件车削加工方法解析 篇3
关键词：材料,热处理,车削加工,技术条件
一、零件工艺分析
由于此件为平衡零件用工装, 要求所有面跳动不大于0.02。因此, 在工艺上重点保证两个方面:1.加工精度。2.防止加工变形。以下就这两方面进行分析论述:
①考虑加工要求很高, 车削加工在工艺上可以分为三步走。第一步, 粗加工, 单边留0.5~1㎜。第二步, 热处理后进行精加工。
②其他各面要考虑在精加工时以内孔为基准加工。两面可以用精平磨加工。以此面及内孔为基准加工各图, 保证尺寸公差。
二、材料选择:
由于图纸要求20#材料渗碳处理。但在加工很困难。因此在加工时改为材料38Cr Mo Al (氮化处理) 。改变加工方法, 降低加工难度。
粗加工后进行调质处理, 进行半精加工, 各图可以均车留0.5~1㎜, 各孔留磨0.5~1㎜每边。采用去加工应力回火手段, 再进行精加工。除要求精度高的孔, 均加工到尺寸。从理论及实际上38Cr Mo Al A涂氮对此件不大于0.005㎜。涂氮后, 精加工各孔, 从而保证图纸要求。
三、加工方法:
1.由于毛坯尺寸余量大, 在粗加工时, 用三爪卡盘, 夹紧零件外径, 以零件左端面及毛坯外径为粗基准进行加工。车床转速120转/分, 走刀量0.4㎜/秒, 吃刀深度3㎜。在刀具选择上, 选用45°外圆偏刀, 车刀前角要选择小一些, 一般在2°~3°, 后角在3°~5°。刀尖处要刃磨出R0.5-R0.8㎜的刀尖圆弧, 刀刃处要有0.1~0.2的过度刃, 以便增大刀具的强度及耐用度。刀具材料选择YG8, 或者YG6的钨钴类硬质合金, 钨钴类硬质合金的特点是韧性及耐磨性好, 抗冲击力强。
2.粗车加工完毕后, 要对零件进行热处理、半精车, 进行热处理工序低温回火, 此目的是为了消除在上工序机械加工时, 在零件内部产生的机械加工应力。防止零件产生弹性变形。
3.以上工序加工完后, 就进入精车加工阶段。
为防止加工零件产生的内应力, 使用车床磨具, 用砂轮代替硬质合金车刀, 从而大大降低了因切削时产生的加工应力和由于切屑热产生的变形, 而且夹具磨具磨削的表面粗糙度小于车刀车削出的表面粗糙度, 从而保证零件的表面粗糙度值为Ra1.6、Ra0.8。
由于此工序为精加工工序, 基准的选择由为重要, 根据基准重合原则, 在精加工工序选择为、A为定位基准, 而51.5两端为辅助基准。而在刀具的选择上用牌号YT15的硬质合金车刀, 刀具前角8°~10°, 刀具后角3°~5°, 刀尖处圆弧为0.1~0.mm, 刃倾角10°~12°, 主偏角为90°外圆车刀加工。车床转速160转/分, 车刀量选择0.05mm/秒, 进给量 (f) 0.01mm.
首先将零件用扇形软卡爪卡住外径, 并用百分表找正内孔和51.5右端面, 并保证同心度和垂直度都是0.01后, 先加工M140×1.5三角螺纹, 并留加工余量。其次, 用90°外圆偏刀及R3圆弧车刀及内孔车刀加工各面, 留0.2mm余量。将M140×1.5螺纹精车出, 并用M140×1.5螺纹量规进行检测, 合格后方可进行下一步工序的加工。
由于Φ152及Φ129.975内外表面加工后, 再用三爪卡盘夹紧, 因为零件壁薄, 易产生塑性变形, 严重影响零件的加工质量, 所以车削一根外径与相结合间隙0.01mm, 长度为34mm的圆棒。在用0.5mm厚, 宽20mm的铜皮包住Φ152外径, 防止卡盘卡伤零件, 而影响表面粗糙度。用四爪卡盘夹紧Φ152外径, 并用百分表找正内孔及51.5mm左端面, 并保证同心度和垂直度都是0.01。夹紧后, 用主偏角为90°牌号为YT15的外圆硬质合金精车刀加工外径后, 用R3圆弧车刀加工24mm右端面及R3处圆弧, 再用内孔车刀加工出3×60°倒角。
把准备好的车床磨具装到刀架上, 并安装好砂轮, 主轴转数36转/分, 并调试好砂轮的正反转, 用扇形软卡盘装夹零件处, 注意夹紧力大小要合适, 夹紧力多大易使零件变形。因为用车床磨具进行磨削加工零件受力小, 故夹紧力可相对小些, 防止产生变形。夹紧后用百分表找正内孔和51.5尺寸右端面, 保证同心度和垂直度都是0.01。用砂轮磨削Φ289、Φ152及4.5右端面, 保证图纸要求。
结语
通过此项零件的加工过程, 在超薄盘类零件的加工上积累了一部分经验。同时对于在普通车床上使用立车磨具进行加工表面粗糙度及尺寸精度较高的零件进行了一些成功的尝试。
参考文献
[1]机械设计手册[Z].
精密零件 篇4
1 传统的半圆孔直径检测方法
传统的半圆孔直径通常用三坐标测量或者用手持式带表半圆量规测量。用三坐标测量半圆孔直径精度高但速度慢,不适合大批量的零件检测;用手持式带表半圆量规测量速度快,应用较广泛,但由于带表半圆量规的读数与实际测量的直径具有非线性关系,因此需要制作尺寸对照表进行换算。
2 带表半圆量规原理
带表半圆量规由塞规体(如图1所示)和校准件(如图2所示)组成,它是利用弓高弦长的测量原理实现测量。
2.1 弓高弦长原理介绍
如图3所示,圆的弦长为H,弓高为L,直径为D。在ΔAOC中,AO=D/2,AC=H/2,OC=D/2-L。
由勾股定理可得:AO2=AC2+OC2,即(D/2)2=(H/2)2+(D/2-L)2,得出:D=(H/2)2/L+L[1]。
根据弓高弦长的原理可知,带表半圆量规的弦长H的值已知,弓高L由指示表读出,因此H和L为已知量,可根据经公式计算出来的尺寸对照表换算成半圆的实际直径。
2.2 尺寸对照表的制定
以H=20,半圆直径D的工艺值为22±0.15为例,带表半圆量规需要使用一个中值校准件(假定其实测值为22.000)来标定,用以确定半圆规在校准件的值时弓高L的读数,即在使用带表半圆量规之前,先用半圆量规测量中值校准件,看是否与中值校准件的实测值一致,如果不一致则需要将表的示值调整到与校准件的实测值一致,这就是通常所说的标定过程。
制定对照表时,首先要计算出半圆量规的显示表的传感器在用中值校准件标定时的数值,由公式D=(H/2)2/L+L,代入H=20,D=22.000,即L2-22L+100=0,解该一元二次方程得L=6.417,该值即为显示表的传感器在用中值校准件标定时的数值。
对照表的制定有2种方法,一种是在标定时将表的数值设置为校准件的实测值,对应的零件实测值计算公式为:D=(H/2)2/(L变+6.417)+L变+6.417。其中,L变为传感器的示数变化,可以根据实际需要调整L变的间隔制定相应的对照表。以L变的间隔为0.005 mm为例,尺寸对照表见表1。
(单位:mm)
由于千分表显示的数值与实际尺寸相差不大,使用这种对照表容易出错,尤其是新员工经常忘记按照对照表进行换算,一些员工甚至不知道换算表的存在,而是直接采用读千分表显示的值作为检测结果。如果错误发生在调刀过程中,员工按照错误的信息进行调刀,会造成批量返修,尺寸加工过大甚至会造成因无余量返修而批量报废,后果比较严重。
鉴于上述问题,我们可以采用另外一种对照表,即在标定时将千分表的值设置为L变的值,例如校准件实际值为22,则将千分表的标定值设置为0,员工测量时根据千分表中显示的L变的值按照对照表査找实际零件直径(见表2)。由于0和222个数值之间相差较大,员工只能按照对照表换算为实际值,从而避免了忘记进行换算的错误发生。
(单位:mm)
3 基于计算机系统的电子半圆量规
电子半圆量规跟带表半圆量规一样,也是通过弓高弦长的原理实现测量。其基本结构为:在手柄中装夹1根笔式传感器(如图4所示)。
电子半圆量规可以利用计算机系统通过公式计算直接显示零件的实际半圆直径。电子半圆规通常采用大、小校准件确定传感器的线性,但需要注意的是,在设置大、小校准件的标定值时,不能设置为校准件的实测值,而应该设置为实测值对应的L变的值。如何确定大、小校准件对应的L变的值,是实现正确测量的关键。
同样以H=20,D的工艺值为22±0.15为例作说明,此时大值校准件的实测值假定为22.150,小值校准件的实测值假定为21.850,将22.150代入公式D=(H/2)2/L+L,求得LMA=6.315,LMA变=6.315-6.417=-0.102,将21.850代入公式D=(H/2)2/L+L,求得LMI=6.526,LMI变=6.526-6.417=0.109。
大、小校准件的标定值应该设定为LMA变、LMI变的值,即-0.102和0.109,因为-0.102<0.109,因此需要将传感器方向设置为反向。
以德国Nieberding GmbH配备的德国Promess工控机的编程软件为例,其部分程序代码为:
H1=20;!*H value*!
H2=0.109;!*Set master value*!
M1=(H1/2)×(H1/2)/(T1+6.417+H2)]+(T1+6.417+H2)
Promess软件必须将传感器中值标定值设置为0,否则无法进行变量间的乘除运算。
相对于带表半圆量规,电子半圆量规有以下几个优势。
(1)效率高、不易出错。电子半圆量规可以用计算机系统通过公式计算直接显示实际半圆直径,不用再根据对照表进行换算。
(2)耐用、维护成本低。电子半圆量规结构简单,量规体中装有1根笔式传感器,只要传感器不被损坏,电子半圆量规就能正常工作,如德国TESA、英国SOLARTRON等品牌的笔式传感器的稳定性都很好,并且精度高、使用寿命长。数显千分表比笔式传感器贵,如Mahr Federal数显千分表的价格比先进的笔式传感器的价格高出2～3倍,在检测站配备计算机的前提下,使用电子半圆量规进行检测成本低且便于维护。数显千分表是根据电磁感应原理实现测量,从长期的使用经验来看,其电磁感应芯棒容易脱落,相比笔式传感器容易损坏,且数显千分表需要使用纽扣电池,增加了测量成本。
(3)可自动生成测量数据,便于统计过程控制(SPC)分析。电子半圆规量可在电脑中自动生成指定格式的测量数据,如Q-DAS数据等,能方便地通过SPC软件计算cp、Cpk等过程能力指数,从而帮助检测人员判断加工过程的好坏。
4 电子半圆量规的误差分析
电子半圆量规的误差来源主要有:系统误差;弦长的制造误差△H;随机误差;弓高的测量误差ΔL[2]。
数学模型为:
D=(H/2)2/L+L
系统误差ΔH影响的直径误差ΔD1为:
随机误差ΔL影响的直径误差ΔD2为:
总的直径误差为:
ΔD=ΔD1+ΔD2=
5 结语
本文对半圆量规测量半圆直径的工作原理及计算公式进行了探讨,详细论述了电子半圆量规的测量方法,并对其误差进行了分析。通过上汽通用五菱汽车股份有限公司发动机工厂的实践证明,电子半圆量规的稳定性好,精度高,是一种能快捷、有效地检测半圆孔直径的方法。
参考文献
[1]施文康,余晓芬.检测技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
精密零件 篇5
1 压铸工艺的特点
1.1 成品精度高
加工成品的尺寸精度高, 基本能够达到IT11级直至IT9级的标准。另外, 零件的表面粗糙度值也有所低, 表面粗糙值可达Ra0.8至3.22um。因此使用压铸工艺加工的薄壁零件在精密度和互换性上表现良好。
1.2 加工复杂零件
生产工艺难度较大的金属零件, 压铸工艺在生产过程中融化的金属在高压的作用下持续的高速流动, 因此能够生产一些外观要求复杂、外形不规则、薄壁深腔的金属零件。采用压铸工艺生产的铝合金薄壁零件的厚度可达0.5mm, 锌合金薄壁零件的厚度低至0.3mm。
1.3 材料利用率高
采用压铸工艺生产的精密薄壁零件基本能够直接应用至下一步的机械加工中, 只有少部分的零件需要经过简单的改造, 其材料利用率达65%以上, 毛坯利用率达85%以上。
1.4 产品适用度高
采用压铸工艺生产的精密薄壁零件可以同多种不同材料的零件相互配合使用, 一方面扩大了零件的使用范围, 另一方面避免了生产新部件的时间, 使制造工艺得到简化, 降低生产成本。
1.5 具有较强的硬度和强度
由于压铸的金属在压铸过程中成液态的形式, 因此压铸件的组织细密, 金属颗粒小, 表面强度高。较其他生产形式生产的产品在耐磨性和耐蚀性水平上有着大幅度的提高。
1.6 事宜大批量生产
压铸工艺的生产可以实现完全的机械化及自动化, 人力操作的情况很少, 因此有利于大批量的投放至生产一线中。
虽然压铸工艺在精密薄壁零件加工中的优点多, 但是不可否认的是其本省也存在着一定的局限性。如压铸工艺对原材料的要求高, 通常为合金材料, 如铝合金、锌合金、镁合金等。
2 有限元法
2.1 有限元仿真法简介
一般情况下, 在数值模拟过程中, 我们经常会用到有限差分法、控制体积有限差分法 (cv-FDM) 、边界元法、有限元法 (FEM) 、有限体积法等几种求解方法。有限差分法在实际求解偏微分方程中属于最为常见的一种求值方式。机械加工过程中经常会通过三维模型建立及有限差分波场模拟方面取得了很好的效果, 达到了精密仪器加工波场模拟的目的。最后求解差分方程组以获得微分方程的数值近似解。这种插值函数求值方法是目前工程技术领域中使用比较广泛的方式, 实践证明其所取得的数值模拟效果都比较完美。
2.2 有限元仿真法在薄壁部件加工的应用
首先裁剪一条钛板并折叠得到精密薄壁零件加工的初步几何形状;在零件三维有限元模型中置入加工部件模型替换原加工工具, 得到置换加工工具后的零部件模型;利用此模型分析重建加工的效果, 再根据响应的特征对零部件几何形状做出相应的调整。经过数次分析与模型改进, 最终得到一个较为合理的简易零部件形状;置换该零部件加工的位移曲线和振动模式与正常部件模型曲线比较接近。通过CT扫描获得加工断层图片, 在Mimics 10.0软件及Patran-Nastran中进行断面有限元建模, 在此模型的L3椎体上表面加载500N轴向压力以模拟机械加工的情况, 再分别在15NM力矩下进行屈、伸、侧弯以及扭转四个动作来验证模型的有效性。建立的机械有限元模型各方向的位移与符合真实情况, 并且断面应力分布接近现实。
3 ANSYS软件处理模块
3.1 ANSYS软件分析
ANSYS软件处理模块VR12.5兼容解决方案由Picor Cool-Po wer PI3751 ZVS降压-升压型稳压器和VI Chip1323 VTM电流倍增器组成。该芯片组采用一个分比式电源架构 (Factorized Power Architecture, FPA) 方案, 来分隔元件之间的调控和电压转换。两个高度集成的电源处理模块内的分别调控和转换实现了整个价值指标范围的卓越性能, 如电路板面积、路由和信号调理、效率和冷却, , 相比现在4 8 V转1 2 V再转1 V的两层阶转换设计, 转换效率更高。Chi P HVBCM的高压转低压结合VR12.5的低压转CPU, 最终加工精度达到99%左右。
3.2 软件处理模块
该模块可以通过友好的用户界面获得求解过程的计算结果并对这些结果进行运算, 这些结果包括位移、温度、应力、应变、速度以及热流等, 输出形式有图形显示和数据列表两种。在交互式后处理过程中, 图形可联机输出到显示设备上或脱机输出到绘图仪上。由于后处理阶段完全同ANSYS前处理和求解阶段集成在一起, 故求解结果己经保存到数据库中且能立即查看。利用该软件的热分析功能, 可以很方便地进行各种实际模型的温度场、热流量、热应力等方面的模拟与分析。
4 结语
精密薄壁零件的有限元仿真研究涉及的领域广、难度大, 除了需要强有力的知识背景外, 还需要研究人员深入到生产一线, 通过大量的调研和研究, 才能使其早日广泛的应用日机械零件生产中。
摘要：有限元仿真研究对模具的压铸, 特别精密薄壁零件加工过程中的重要意义毋庸置疑。加工过程质量控制机器的有限元仿真研究能够在很大程度上提高成品零件的精密度, 延长铸件的使用寿命, 从一个侧面为实现压铸业的可持续发展提供支撑作用。本文通过分析薄壁零件加工过程中压铸磨具温度场的分布, 结合有限元分析软件ANSYS, 验证了精密薄壁零件加工实现有限元仿真的可行性。
关键词：薄壁零件,压铸,有限元,仿真
参考文献
[1]乐书华, 林敏, 张一峰.压铸型温度场有限元法数值模拟及其软件研究[M].铸造2013 (3) :5-1.
精密零件 篇6
不锈钢作为一种难加工的材料,在建筑、电力等行业有着广泛的应用。在实际加工过程中,不锈钢易硬化和产生积屑瘤,且其导热性较差。针对这种现象,本文通过一个具体实例,对不锈钢零件的加工工艺方法进行了探讨,以便通过使用数控车可以更加精准地加工不锈钢零件,提高加工效率。
1 典型零件分析
1.1 基本情况分析
某机修配件见图1,该零件为精密不锈钢零件,硬度为HRC22~HRC26,材质为2Cr13不锈钢;在零件中设置有多个深孔,特别是Φ17.5mm内孔是该零件的重点加工对象。为了确保不锈钢零件加工的精准性,必须对内腔各孔的车削加工进行严格把控,才能满足尺寸、位置以及精度要求[1]。
1.2 加工难点分析
通过图1可以看出,由于零件结构的特殊性,在内腔车削时只能采用螺纹胎具的定位方式进行装夹,工作断面与轴向定位面的距离为156 mm,而且由于形状不规则,所以在装夹系统中很容易失衡。在深孔数控车加工时,Φ17.5mm的内孔深度达到了121mm,是高的7倍之多,镗削刀具的长径比超过了10,这就增加了刀具的装夹难度。此外,该零件对于尺寸精度、同轴度、垂直度都有很高的要求,如果在加工的过程中出现一点误差,都可能会对零件的实用性能造成严重的影响。所以在不锈钢精密深孔的数控车加工时,要对刀具的选择、切削参数以及工艺路线的设置等进行严格的要求,以保证该零件加工合格。
2 工艺路线的设计及加工刀具的选择
根据该零件的特点以及加工的难点,可以制定出以下数控车削工艺路线:粗车内外形—半精车内外形—精车内外形—精车Φ17.5mm内孔—精车内孔环形槽—车端面槽。
2.1 刀具的选择
根据不锈钢的加工特点,从以下几方面综合考虑选择合适的刀具:(1)为了避免出现工件脱落的现象,要选择与螺纹胎具螺纹反向的右手刀具;(2)刀片的几何形状和刀片的断屑槽形要保证尽可能地减小切削力,这样就可以减少对零件刚性的影响;(3)刀尖的圆弧要适中,圆弧过大会产生颤纹,圆弧过小时刀尖容易损坏,从而影响刀具的使用寿命;(4)刀杆要选择内冷却的形式,这样在加工的过程中就会使零件得到充分的冷却,同时还要对排屑方向做好相应的控制。根据以上要求选择各工序所使用的刀具,详见表1。
2.2 工件的装夹
由于不锈钢零件的结构特征,只能采用螺纹胎具对轴向定位面进行定位。在安装螺纹胎具的时候要保证精准性和严密性,确保螺纹和主轴同轴。在螺纹胎具材料的选择上也要有一定的要求,要使用40Cr材料作为基体材料,然后经过热处理使其硬度达到HRC28~HRC32才能满足加工的需求。同时还要保证螺纹胎具上导向面的粗糙程度Ra≤1.6μm,圆柱定位面的长度≤1.5mm,这样就能够保证在加工的过程中不会出现错位的状况[2]。
2.3 切削参数及内孔测量方式
根据零件的尺寸、精度以及表面粗糙度等要求,以表面粗糙度值计算公式Ra=50f2/r(其中,r为刀尖圆弧的半径,f为刀具的进给量)的计算值为基础,初定切削参数;然后通过刀具手册找到对应的切削参数的数值。最后确定的各工序刀具切削参数如表2所示。
在对零件加工的过程中要时刻关注刀片的磨损程度,并及时更换刀片,以减小对零件产生的不良影响,避免出现螺纹胎具与工件“研死”状况。
在内孔Φ17.5mm上存在0.018mm的公差,如果是采用内径三爪千分尺对内孔进行测量,会存在更大的误差,而且在测量的过程中还可能会对内孔造成划痕,所以应该使用气动测量仪进行测量(因为它的测量精度能够精准到0.001mm),在测量的过程中一般不会对内孔造成影响,而且精度很高[3]。
2.4 冷却方式及排屑问题
在切削方式上要选择刀杆内冷却与刀座外冷却相结合的方式,要使用水溶剂极压切削液,这样更能保证冷却的效果达到最佳。在进行外冷却的过程中要将切削液对准刀尖部位,以保证刀尖与零件接触的部位快速冷却,避免在加工切削的过程中切削热对零件产生不良影响。
由于该不锈钢零件的内孔长径比较大,所以在进行镗孔的过程中,在半精车、精车的每个加工环节都要暂停检查,将切屑及时清理干净,避免切屑缠绕在刀杆上对零件产生划痕等。
3 不锈钢零件精密深孔数控车加工过程及注意事项
将螺纹胎具旋入到机床中,然后利用扳手将其固定好,通过百分表测量,使工件的径向圆跳动与端面圆跳动不超过0.002mm。为了防止在加工的过程中刀具的切削力太大而导致切削不稳定的状况,每加工10件要用百分表测量一次,这样就可以避免螺纹胎具产生位移而对加工零件的精度产生影响。同时还要控制在加工外圆、端面槽时切削速度、进给量不能太大,避免对端面槽和外圆产生振纹;在加工内孔时,由于镗孔道与内孔直径距离很近,所以要用百分表测量出刀具的垂直位置;在精加工的过程中排屑要干净,避免切屑对零件和刀杆产生的影响,在深孔精加工过程中要把加工余量控制在0.06mm~0.1mm之间。在以上所有的加工环节中都要对切屑形状、内孔表面粗糙度以及刀尖的使用情况进行及时的检查,保证机床的各部分处于正常的运行状态,还要及时更换刀片,以确保零件加工的质量。
4 小结
对以上方法进行了实际的验证,对上百件的零件加工后,测量不锈钢内孔的粗糙度值为0.9μm,圆柱度为0.002mm、垂直度为0.006mm,其他各参数均符合加工要求,该方法的加工合格率达到98%以上,在很大程度上提升了加工效率。这种数控车加工的方法对其他不锈钢零件、精密深孔以及端面槽零件的车削加工提供了良好的技术支撑,可提高零件加工的精准度,同时也节省了材料。
摘要：随着企业的快速发展,对加工材料的多样化需求不断增加,像高温合金、不锈钢以及钛合金等难加工的材料被广泛应用于各行各业中。针对不锈钢零件精密深孔数控车加工的方法进行了探讨,以提高零件加工的精准度。
关键词：不锈钢零件,精密深孔,数控车加工方法
参考文献
[1]李庆,马进中.典型零件的造型与自动编程加工[J].机械职业教育,2010(2):61-63.
[2]宋福林,张加锋.数控车床的切削振动分析与控制方案[J].机械工程师,2011(7):93-94.
精密零件 篇7
1 精密深孔数控车加工典型零件的研究
1.1 零件基本情况介绍
零件材料为锻造型的不锈钢2Cr13, 不锈钢零件的硬度为23~27 HRC。需要特别说明, 该不锈钢零件加工中的车削瓶颈为18.5 mm, 且该零件的各个内孔均由主导该零件功能的各部分零件组成, 这些零件直接影响到整个不锈钢零件的加工质量。此外, 要严格把关不锈钢零件加工的外形尺寸大小、形态形状、定位的精确性以及各个内孔腔的主要定位。图1所示为该不锈钢零件的尺寸大小及形状。
1.2 加工重点和难点
内腔车削由于受到结构的限制, 只能运用螺旋定位方法实施内部装夹。螺旋定位由一面定位到另一面, 端前面长度为156~157 mm, 且离心力较大, 会导致不锈钢加工工件平衡能力较差。此外, 该零件内孔深度为120~121 mm, 其直径比普通零件长6~7倍。零件每一个部位的加工质量都会直接影响到不锈钢零件的使用性能和不锈钢零件装配的整体效果, 因此对零件的尺寸精确度、同轴度数、垂直度数以及圆柱的度数均要进行严格的检测, 一旦发现不合理之处, 要及时更改。能否及时、顺利解决不锈钢零件精密深孔数控车加工的重点和难点, 直接关系到不锈钢零件能否被顺利加工。在不锈钢零件精密深孔数控车加工过程中, 刀具的选择、刀具的装夹、工艺方法路线的选择和设置、切削参数的设置等都为十分重要的影响因素。
2 精密深孔数控车加工工艺路线的设置
首先要仔细研究不锈钢零件的结构和组成;其次要进一步分析、探讨不锈钢零件制作、加工过程中的重点和难点;最后根据不锈钢零件的特点制订加工工艺路线方案。具体操作为:粗车的内、外形状加工→半精确车内、外形状加工→精确车内、外形状加工→18.5 mm内孔腔精确车的加工→精确车的内孔环状槽形加工→精确车前端槽面的加工。
3 精密深孔数控车加工的具体操作方法
首先, 将已经加工好的螺纹车胎留在不锈钢工件旋入的机床上面, 加工人员要利用扳手加固、拧紧, 切记不要用太大的力气, 避免损坏零件。其次, 加工人员要利用百分表检查, 充分保证工件径向圆的跳动幅度和端面圆的跳动幅度均低于0.000 2 mm, 确保每个加工工件都能被检测到, 进而避免在不锈钢零件加工过程中出现切削不成功、用力过大或不平衡的现象, 导致工件的螺纹胎具发生位移, 直接影响工件安装的精确度。再次, 在加工不锈钢零件的外部圆形槽和端面槽时, 要随时观察加工工件悬伸的长度和切削速度。需要注意的是, 悬伸长度不宜过长, 切削速度不宜过快, 以免出现振纹。最后, 在加工不锈钢零件的内孔腔时, 由于镗孔刀的直径与内环形刀的直径和内孔腔的直径都很相似, 这就需要加工人员利用百分表找到正确的加工刀具线度, 并将精确度控制在0.001 mm之内。此外, 在每次加工之前, 必须将刀具内残留的切屑清除掉, 保证刀具清洁、干净, 这样才能保证加工零件的精确度, 使加工零件的表面粗糙度达到标准要求。在加工时还要注意刀具刀尖的摆放是否合理, 是否处于正常的工作状态。如果没有, 要及时更正, 这样才能保证加工不锈钢零件的质量达到检测标准。
4 精密深孔数控车加工刀具的选择标准
不锈钢零件精密深孔数控车加工刀具的选择标准包括以下四点: (1) 加工刀具的刀片的外形、几何形状以及刀片切屑槽的几何形状要满足力学要求, 从而减弱刀具使用时的阻力, 避免因刀具阻力过大而导致螺纹胎具发生移位, 减少对整个加工工艺产生的不利影响。 (2) 选择加工刀具时要尽量选择内冷却的加工刀杆, 这样不仅能够确保加工零件的部位得到及时、充分的冷却, 还能够控制刀具排出废屑的方位。 (3) 为了使螺纹胎具与刀具形成相反方向的切削, 加工刀具要全部使用右手操作的刀具, 这样能够有效地防止刀具滑落。 (4) 加工刀具刀尖的圆形弧度要适中, 不宜过大, 也不宜过小——如果加工刀具刀尖的圆形弧度过小, 则会出现刀尖崩裂的现象, 缩短加工刀具的使用寿命;相反, 刀尖则不够锋利, 出现颤纹, 影响刀具的刚性。
5 结束语
采用不锈钢零件精密深孔数控车加工的方法, 不仅使难以加工的不锈钢材料得到很好的加工, 而且其加工的合格率高达98%.这不仅提高了加工的整体效率, 也保障了加工的整体质量。这种不锈钢零件精密深孔数控车加工方法也为其他难以加工的材料提供了很好的技术借鉴和支撑, 既节省了加工材料, 又提高了加工的准确度, 值得推广。
参考文献
[1]李庆, 马进中.典型零件的造型与自动编程加工[J].机械职业教育, 2010 (2) :61-63.
精密零件 篇8
在装备制造业中去除小型、精密机器零件上的毛刺,不仅可以提高其加工精度和整机精度,还可以改善其使用性能和使用寿命,国外已从系统工程角度对毛刺去除技术进行了研究[1,2,3,4]。对于精密零件,采用化学去毛刺技术比磨料研磨[5]、电化学[6]、热能[7]、超声波等[8]去除具有许多优点。本工作系统研究了航空发动机不锈钢精密零件及超精密零件的化学去毛刺技术。
1 去毛刺技术及其检测
1.1 零件毛刺原状
以航空航天和仪器仪表领域广泛应用的9Cr18不锈钢精密零件为试件,其化学成分见表1,毛刺状况见图1。
1.2 化学去毛刺液成分及作用
化学去毛刺液的组成(质量分数):70%磷酸(ρ=1.834 g/mL),12%草酸,18%水。草酸是有机酸中较强的酸,100 ℃才开始升华,对金属有腐蚀作用。磷酸属难挥发性酸,不易分解,在高温和高浓度情况下溶解力较强,属较弱的酸。由此可以保证不会因酸性过强而造成反应过快、腐蚀过深,或酸性较弱去毛刺效率低下;并且,对于不锈钢精密零件而言,草酸具有较强的腐蚀性,磷酸有轻微的腐蚀作用。化学去毛刺液对9Cr18不锈钢精密零件去毛刺的反应式:
3Fe + 2H3PO4=Fe3(PO4)2+3H2↑ (1)
Fe + 2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2↑ (2)
以上反应是因磷酸属多元弱酸,电离第一个H+比较容易,第二、第三个较难而造成的。
2Fe + 3C2H2O4=Fe2(C2O4)3+3H2↑ (3)
1.3 化学去毛刺过程及参数
预清洗(碱性除污,市售液态香皂水)→清洗(清水)→烘干(θ≤50 ℃)→化学去毛刺→后处理(自来水清洗)→烘干(θ≤80 ℃)。
17 ℃化学去毛刺,保温10 min,此时溶液呈现出磷酸与草酸饱和。草酸缓慢腐蚀零件,磷酸黏度大,吸附于零件表面,反应形成大量空洞通道,有利于后续去毛刺液进入,进一步去除毛刺,还可避免因磷酸、草酸电离需要吸热而后续加热升温时生成草酸铁保护膜并阻止腐蚀进行。调整去毛刺液温度在45～60 ℃,因为低于45 ℃时,磷酸析出造成反应速率过低,会降低化学去毛刺液的活性,不利于去毛刺,高于60 ℃反应速率过大,极易造成零件表面点蚀、局部污点或斑点腐蚀,影响零件表观质量;保温10～45 min即可将毛刺去除。
1.4 组构检测
采用LMS5D型五坐标测量仪(精度为10-6 mm)测量零件去毛刺前后的尺寸。
选用OLYMPUS SZ61型体视显微镜观察零件毛刺去除前后的宏观形貌,采用AMRAY - 1000B型扫描电镜观察毛刺去除前后的微观形貌。
应用Nephot - Ⅱ型显微镜观察去毛刺前后精密零件的心部组织和与毛刺液边缘接触面的组织。采用XRD - 7000S型X射线衍射仪,铜靶,于20°～80°对去毛刺前后零件进行物相分析,确定对零件材料成分有无改变。采用HV - 120型维氏硬度计对去除毛刺前后零件的硬度进行测试:载荷50 N,保持时间15 s,以验证化学去毛刺技术对零件性能的影响。
2 零件去毛刺前后的组织及其性能
2.1 尺寸变化
表2为零件去毛刺前后几个方向上的尺寸。由表2可以看出:去毛刺后零件外观直径没有发生改变,只是厚度减少0.002 mm,相对误差率为0.13%,完全满足产品的精度要求;孔槽尺寸的变化非常小,相对误差率为2.16%,也在零件精度要求内,能满足尺寸和装配精度要求。
2.2 宏观形貌
图2为9Cr18不锈钢精密零件孔、槽去毛刺后的宏观形貌。图2显示,孔内光滑,槽表面平滑,没有毛刺存在,零件表面无腐蚀,明显光亮。由此可知,去毛刺后提高了零件表面的质量。
2.3 微观形貌
图3为9Cr18不锈钢精密零件去毛刺后的微观形貌。由图3可以看出:经化学去毛刺后零件孔、槽内均无异物存在,表面均无过腐蚀斑点;表面粗糙度降低,是因为去毛刺后零件表面原先存在的加工条纹和“凹凸”不平隆起物变得平滑了,使表面更加光亮[9,10]。可见,化学去毛刺具有一定的抛光作用。
2.4 组织结构
2.4.1 金相
图4为9Cr18不锈钢精密零件去毛刺后的显微形貌。可以看出,去毛刺后零件的心部组织和边缘组织均由黑色的针状马氏体和白色的碳化物所构成,没有发生改变。这说明化学去毛刺法对试样的组织没有产生影响。
2.4.2 组构
9Cr18不锈钢精密零件去除毛刺后的XRD谱见图5。可见,出现了FeCr2O4和Cr2O2.4新相,FeCr2O4由FeO和Cr2O3组成。通常,钢铁材料表面氧化膜的结构、色泽和防护性能取决于其厚度。厚度太薄(2.0～4.0 nm)不能改变材料表面外观,也不具有防护作用,太厚(大于2.5 μm)则无光泽,并呈黑色,且结构疏松,抗磨性差。由图2可知,9Cr18不锈钢精密零件去毛刺后表面颜色未发生改变,说明其氧化层极薄,可以看到钢表面的自然光泽,但有一层由FeO,Cr2O3和Cr2O2.4构成的薄氧化层。FeO不具有抗腐蚀性能,且结构疏松,而铬的氧化物结构致密,比容大于基体,能覆盖零件表面,化学稳定性高,从而可有效阻止进一步腐蚀,并可紧密覆盖微量FeO疏松结构,阻止其氧化腐蚀。
2.5 表面硬度
9Cr18不锈钢精密零件去毛刺后表面硬度为655 HV,高于去毛刺前的硬度(381 HV)。去毛刺后试样表面硬度明显升高,是因为化学去毛刺后表面生成了一层铬的氧化物薄膜,Cr2O3的硬度仅次于金刚石,比不锈钢基体高得多。
3 结 论
(1)适用于9Cr18不锈钢精密零件化学去毛刺的配方:70%磷酸,12%草酸,18%水。去毛刺过程:17 ℃,保温10 min;45～60 ℃,保温10～45 min。
(2)化学去毛刺技术对精密零件的尺寸精度、组织结构及表面硬度并无影响,且还可以降低零件各表面的粗糙度,提高其光洁度,具有一定的光亮作用,改善零件的表观质量。
摘要：零件机械加工后表面存在毛刺,影响其质量甚至是使用寿命。研究了一种简单易行的化学去毛刺技术:70%磷酸,12%草酸,18%水;先经17℃,10 min保温处理,然后控温45～60℃,保温10～45 min。运用体视显微镜对不锈钢精密零件化学去毛刺后的状态进行了研究。结果显示:化学去毛刺法效率高,设备简单,可以达到各种精度要求、技术要求和质量要求;不改变零件的性能,且对其表面还具有一定的光亮作用。
关键词：化学去毛刺,不锈钢精密零件,组织结构,硬度
参考文献
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