连杆加工工艺的改进（共10篇）
连杆加工工艺的改进 篇1
1 问题的提出
众所周知, 内螺纹的加工工艺有很多种, 如车削加工、铣削加工、切削丝锥加工、挤压加工等。目前, 裂解连杆加工两螺孔螺纹的工艺还是以丝锥攻丝为主, 但此工艺一直存在螺纹中径超差、螺纹粗糙度高、攻丝排屑困难、更换丝锥频繁等问题。随着产品技术的要求越来越高, 降成本压力的加大, 具有能提高连杆螺纹质量和加工效率的挤压螺纹工艺已开始在裂解连杆中应用。
挤压加工螺纹工艺是一种先进的无屑成形技术。挤压螺纹是指挤压丝锥通过压力挤入工件之中从而在工件中占有一定空间而形成螺纹 (图1) 。也就是说, 挤压丝锥的多边形轮廓, 在恒定不变的进给率下 (每转进给率=螺距) , 通过挤压锥的引导, 逐渐旋入工件上的螺纹底孔中, 随之工件材料由弹性变形转为塑性变形。因工件材料有延展性, 随着工件材料的径向扩张, 金属材料沿着丝锥螺纹的轮廓被挤到丝锥螺纹的间隙中, 最终形成螺纹的小径和牙形。
2 挤压螺纹工艺
挤压螺纹工艺适用于低/中碳钢、铜、铝合金等塑性比较大的材料, 通常要求材料的伸长率>7%。裂解连杆材料为C70S6, 其伸长率>10%, 因此此材料适用于挤压螺纹工艺。
切削螺纹的底孔直径就是螺纹的小径, 而挤压螺纹不需要切削材料, 只需要通过材料的塑性变形来形成螺纹, 因此攻丝前的底孔直径要比螺纹小径大 (内螺纹) 。底孔直径的大小直接影响螺纹的形状 (图2) 。某一裂解连杆螺纹为M11×1.25, 图纸要求的底孔直径为Φ11.44±0.09 mm, 而查相关资料, 底孔直径应为Φ11.40 mm。结合材料和挤压丝锥情况, 通过试验并观察牙型以及测量齿高, 最终将底孔直径定为Φ10.38±0.01 mm, 并得到理想的牙型, 齿高约等于5/8全齿高, 符合螺纹的理论值。为了保证底孔的质量, 对钻头和加工设备的要求就变得非常严格, 因为普通高速钢的钻头和钻床根本无法达到这个要求。经过调研和试验, 采用硬质合金内冷阶梯钻头和内冷加工中心设备, 不仅保证了螺纹底孔、过孔直径要求, 而且还保证了螺纹孔与过孔的同轴度, 避免了连杆总成装配时由于螺纹孔同轴度超差造成的碰盖问题。
螺纹挤压成形的过程对冷却液的要求非常高, 要求其有好的润滑性、冷却性, 经试验选择了极压性高的切削油而不是水溶性切削液作为冷却液。在试验过程中发现, 使用乳化液作为冷却液进行螺纹挤压时, 挤压丝锥往往容易崩刃;而采用极压性高的切削油作为冷却液后, 由于切削油能产生更好的润滑性、抗压性和抗热性, 挤压丝锥的寿命往往提高好几倍, 并且磨损程度也远比之前小。
挤压螺纹的加工设备有多种, 如加工中心、钻床、车床、攻丝机等, 考虑到加工成本和质量稳定性, 选用数控钻比较合理。
挤压螺纹加工刀具为挤压丝锥, 冷挤压丝锥的结构与常规丝锥的结构完全不同。为了使工件材料以非常平滑而简单的方式发生变形, 刀具的横截面采用特殊的多边形轮廓。冷挤压丝锥没有槽, 因为螺纹的形成是在没有去除任何切屑的情况下实现的。这种特殊结构的优点是, 与常规丝锥相比, 冷挤压丝锥的整个刀具结构更强韧, 从而可以在不利的条件下加工。某些冷挤压丝锥具有窄窄的润滑沟槽。它们的推出是针对特定材料和深孔加工的, 在这种情况下它们可以很好地协助分配润滑液, 却不会对挤压刀具的稳定性产生任何负面影响。冷挤压丝锥及冷挤压加工的一个很大优点是, 可仅用一把刀具在各种材料中加工盲孔和通孔。由于不必采用不同的刀具, 因此降低了刀具成本。目前, 生产挤压丝锥的厂家比较多, 国产和进口的都有。经试用, 国产挤压丝锥暂时还不能满足裂解连杆材料的加工要求, 进口的如日本OSG、肯纳、钴领等的挤压丝锥质量、成本优势明显。
挤压螺纹加工参数的选取对加工的螺纹质量和挤压丝锥的寿命影响巨大。考虑到设备因素, 经试验最终确定的转速为250 r/min。
3 挤压螺纹和切削螺纹性能对比
分别用挤压和切削两种方法加工陪试螺母螺纹。螺母材料C70S6, 螺纹精度:M11×1.25-4H;陪试螺栓M12×1.25, 杆部长度62 mm, 机械性能等级12.9级。提交给工艺研究所做摩擦性能和拉伸性能对比试验, 结果如下。
(1) 摩擦性能对比 (表1)
(2) 拉伸性能对比 (表2)
注:试验螺母厚度9 mm。
从以上对比可知, 挤压螺纹的摩擦因数和强度全面优于切削螺纹。挤压螺纹的应用将有效减小应力的集中, 增强抗疲劳强度, 可以极大地降低连杆的故障率。
4 裂解连杆挤压螺纹工艺的特点
(1) 螺纹强度高。在挤压过程中, 螺纹的齿侧面很平滑, 材料纤维被连接在一起, 而不是被切断 (图3) 。材料纤维连续, 挤压螺纹加工过程中的硬化, 这两方面可以保证冷挤压加工出来的螺纹强度大大高于用常规方式加工出来的螺纹, 螺纹所能承受的有效载荷将大大提升。
(2) 表面粗糙度低。金属材料在挤压丝锥引导下的塑性变形中被不断挤压, 形成了光滑的螺纹牙型表面 (图4) 。
(3) 丝锥寿命长, 可降低加工成本。现在用的挤压丝锥加工超过2 400个孔/支, 而普通切削丝锥一般只能加工60~80个孔/支;普通丝锥25元/支, 挤压丝锥560元/支, 均为一次使用, 不进行修磨。切削螺纹和挤压螺纹单孔刀具加工成本分别为0.312 5元/条和0.233 3元/条。因此, 采用挤压丝锥加工有效地提高了生产效率和降低了刀具成本。
(4) 无切屑。挤压螺纹加工是无切屑加工, 避免了切削螺纹时排屑困难的问题。
(5) 螺纹精度高。在挤压过程中, 金属材料沿着丝锥螺纹的轮廓被挤到丝锥螺纹的间隙中, 最终形成螺纹的小径和牙形, 因此基本杜绝了由于设备工装问题造成的螺纹中径超差现象。
目前, 挤压螺纹工艺已在裂解连杆总成加工中开始应用, 加工出的产品各项性能稳定, 技术处于国内领先水平。但由于许多主机生产厂家还不了解裂解连杆和挤压螺纹加工工艺的技术原理以及其先进性、优越性, 应用还比较少。
参考文献
[1]张逸.内螺纹挤压攻丝的底径计算及加工技术[J].机械设计与制造, 2002, (1) .
[2]史玉山.正确使用挤压丝锥加工螺纹孔[J].汽车技术, 2000, (5) .
连杆加工工艺的改进 篇2
3.1 锻造前存在的问题
3.1.1 锻造加热温度的确定
锻造温度范围是指合理的始锻温度与合理的终锻温度之间的一段温度区间，确定锻造温度范围是热锻工艺设计的主要内容。合理确定锻造温度范围的意义在于：1）保证锻件获得良好的内部组织和机械性能，也就是使钢在变形时具有良好的塑性，不产生加工硬化及残余应力；锻后获得细小、均匀的晶粒组织。2）减少变形力。3）缩短生产周期，提高生产效率。4）节省能源，降低劳动强度。EA888采用了世界上最新的易切削非调质钢36MnVS4含硫、含钒量较高材料，这种材料是目前最先进的用于胀断连杆的材料，在国内，白城中一尚属首例。为此，我们在白城中一精锻股份有限公司做了大量的工艺实验，由于加热温度的确定和锻后冷却控制是相关联的，二者结合在一起即决定了连杆的内部质量。
3.1.2 锻造加热温度不稳定
锻造加热温度的范围一般在30℃左右，温度过高或过低都会直接影响连杆的内在组织和机械性能，导致锻件不合格。所以加热温度的控制在锻造过程中尤为重要。产生加热温度不稳定的原因有：
1．部分国产加热炉未安装自动上料装置，采用人工摆料的方式，这种摆料方式有时会出现间断、不连续现象，导致坯料加热温度不稳定，忽高忽低。
2．新旧料混在一起加热。坯料加热过程中，部分未达到温度要求的坯料需要进行重新加热再使用，如果加热过的坯料与未加热过的坯料混在一起加热，也会导致加热温度不稳定。
3.1.3 辊坯质量不合格
存在辊坯大头抓伤、辊坯拉伤，辊坯有飞刺、折叠等缺陷。辊坯大头抓伤的形成原因：在辊锻过程中，送料钳爪长期接触高温坯料，会粘结坯料外层的氧化皮，氧化皮粘结在钳爪上形成很硬的积瘤，再接触坯料时，积瘤就会划伤坯料表面，形成抓痕，经过模锻，这种抓痕就会在锻件上形成折叠缺陷。
辊坯拉伤的形成原因：在辊锻过程中，辊锻模长时间接触高温坯料，也会粘结坯料外层脱落的氧化皮，氧化皮粘结在辊锻模具型腔中，会形成很硬的积瘤，积瘤就会划伤坯料表面，在辊坯上形成拉伤。
辊坯飞刺、折叠的形成原因：1）辊锻模设计不合理，辊锻模各道次型腔不匹配，辊锻后在辊坯上就很容易形成飞刺。2）辊锻机机械手翻转不到位移动量不稳，这种情况下，坯料无法达到完全在辊锻模型腔中辊锻成形，辊坯就会出现飞刺、折叠等缺陷。
3.2 锻造中存在的问题
3.2.1 折纹返工率高
折纹是锻造过程中最常见的缺陷之一，其中，连杆的工字梁结构是最易产生折叠的，折纹产生的原因是，由于靠近接触面ab附近的金属沿着水平方向较大量地外流，同时带着ac和bd附近的金属一起外流，使已氧化过的表面金属汇合一起而形成的，如图5所示。这里包含着折叠产生和三个条件；一是靠近接触面ab附近的金属要有流动；二是必须沿水平方向外流；三是由中间部分排出的金属量较大。当L/T较大，筋与腹板的圆角半径过小，润滑剂过多或变形太快时，较易产生这种缺陷。
EA888连杆属于高筋低腹板的工字梁结构，筋部与腹板厚度差大，筋部厚14mm，腹板2.5mm，而且筋部和腹板过渡处圆角也比较小，仅为R3。所以，锻打过程中产生折纹的几率比其它连杆更高。白城中一刚开始生产此产品时，折纹返工率一直居高不下，有时甚至达到100%，而且折纹严重，筋部和腹板过渡处上下共四面，几乎均有折纹。
图3-1 折纹形成示意图 3.2.2 超重废品多
由于此产品大头孔是整体直冲，冲孔力较大，加之加热温度又高，导致大头前端变形量较大，即同一支连杆大头前端的尺寸要低于大头其它位置及小头。而本产品的加工余量又很小，毛坯大小头厚度尺寸为25.6+0.70，粗加工后尺寸为25.3，所以，必须保证锻件最薄处满足尺寸要求。如果要保证大头前端尺寸合格，大多数锻件大头其它位置及筋部尺寸就达到了公差上限，部分锻件的尺寸就出现超差现象。实际生产过程中，为了兼顾这两个尺寸，只能人为地缩小尺寸控制范围，即缩小了锻件重量控制范围。由于设备能力有限，无法保证，也就导致了超重废品的增加。
3.2.3 锻件错差大
锤上模锻用的锻模是由带有燕尾的上模和下模 两部分组成。下模用紧固楔铁固定在模垫上，上模通过楔铁紧固在锤头上，与锤头一起作上下往复运动。上下模间的空腔即为模膛。由于在锻打过程中，模具受到的冲击力很大，楔铁很容易松动，楔铁松动后，上、下模不能完全对正，就会出现错模现象，即锻件错差大。
3.2.4 锻件充不满、氧化坑、标记不清
EA888锻件产生充不满、氧化坑、标记不清的主要原因是：1）石墨润滑剂受吹风影响没喷到位，氧化皮残留在模具型腔中，导致这些部位未充满或存在氧化坑缺陷。2）石墨润滑剂在喷洒时，雾化质量不好，石墨粘结物堆积在模具型腔中，也会导致锻件充不满和氧化坑。3）EA888锻件标记的加工方法为，用气焊将要求打标记的部位加热，然后人工用字头锤打上去。这种打标记方法的缺点是，模具型腔上打标记的部位，经过气焊加热后，局部可能出现退火现象，此部位在锻打过程中较其他部位磨损快，磨损后就会有标记不清现象出现。另外，打标记部位较其他部位更容易粘结石墨、氧化皮等杂物，也会导致标记不清。
3.2.5 残留飞边不均匀，切边毛刺大、切边拉伤
E888连杆残留飞边的去除是采用切边冲孔复合模，切边凸模先用线切割割出外形，再用电极电打成与锻件完全一致的的形状，切边凹模沿着外形方向堆焊出刃口。切边的过程是由上、下凸模将锻件压紧、固定后，由切边凹模将残留飞边切除。切边过程中锻件的温度大约在1000℃左右，长时间接触高温锻件，切边凸模和切边凹模都会因热疲劳而磨损。切边凸模磨损后会导致锻件定位不稳，也就会出现切边不均现象。切边凹模磨损后，刃口钝化，会导致锻件切边毛刺大。切边凹模磨损严重时，刃口的有些部位会出现掉渣，切边后的锻件飞边会出现沟槽，即切边拉伤。
3.2.6 大头孔冲孔后有毛刺
EA888连杆大头孔属直孔设计，这种结构在冲孔时不仅要将连皮冲除，连皮周围的金属也要一并冲除。所需的冲孔力大，冲头磨损快，冲头磨损后就会产生冲孔毛刺。生产过程中需为此增加一道去除毛刺的工序，阻碍生产进度，增加生产成本。
3.2.7 连杆杆部弯曲
EA888连杆发生弯曲的主要原因是：EA888连杆大头孔是直孔设计，需要冲除的金属较多，即所需的冲孔力大，冲头磨损快，冲头磨损后刃口变钝，冲孔力更大，在冲孔力的作用下，连杆会发生变形，也就是杆部弯曲。
3.3 锻造后存在的问题
连杆加工工艺的改进 篇3
【摘 要】随着国内经济水平的不断提升，带动一系列的基础设施的建设，工程机械的需求也在不断的增加，因此对于通用机械传动中的重要零件之一的齿轮轴的质量要求就非常的严格。本文对传统齿轮轴加工过程中存在的问题进行分析，从而探讨如何改进齿轮轴加工工艺。若有不当之处，望加以改正。
【关键词】齿轮轴；加工工艺；问题；改进措施
齿轮轴指支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。它是现代机械中应用最广泛的一种传动零件，虽然我国是一个机械大国，但不是一个机械强国。特别是我国的一些小企业中还使用着过去落后的机械设备，阻碍了机械制造业的发展。对于齿轮轴的种类非常多，每一种类的齿轮轴又有着各自的特点，因此在齿轮轴的材料以及加工工艺方面有着严格的要求，从而确保齿轮轴的质量。
1.传统齿轮轴加工存在的问题
据调查研究发现，国内大多加工出来的齿轮轴安装使用过程中，产生很大的噪音污染，对操作人员来说造成一定程度的伤害，通过拆卸齿轮轴进行测量后，发现了一系列的问题：①观察发现有振纹的现象。②齿轮轴面的粗糙度数值非常大，造成了噪音污染。③齿轮的加工精度不够准确。
2.如何改进齿轮轴的加工工艺
对于改进齿轮轴加工工艺的方法主要是从齿轮轴的材料、选择合适的毛坯下料、夹具、滚齿以及选择合理的切削液这几方面来综合改进齿轮轴的加工工艺。
2.1齿轮轴的材料
对于一些传统的机械加工中的齿轮轴的材料通常选择优质的碳素结构钢中的45钢，合金钢中的40Cr、20CrMnTi等等。这些材料的质地来说，是相对比较好的，使用寿命比较长的。
2.2选择合适的毛坯下料
目前齿轮轴的机械强度比较高，各个阶梯的直径相差也比较大，为了减少材料消耗以及机械加工的劳动量，一般情况下，就选择锻造的毛坯。对于小齿轮轴也可以制作成整体的毛坯；模锻件适合中中型的齿轮轴；自由锻造适合大型的齿轮轴。锻造的毛坯应该防止裂纹以及晶粒不均匀等锻造缺陷。
2.3精车
对于齿轮轴的精车，通常以齿轮轴两端的顶尖孔为标准，精车外圆。成批生产的齿轮轴精车时一般情况下为了提高工作效率以及确保加工的质量，采用的是数控车削的方法。这样一来，不仅可以提高加工的效率，而且能够确保弧面的加工质量。对齿轮轴精车后的零件可以根据实际需要，进行调质处理，如果设计不需要调质，就可以直接进入到滚齿的工序。
2.4滚齿
对于滚齿工艺的改进从以下几方面来进行：
（1）合适的进给量。对于进给量的大小主要是由精加工时齿轮轴面的粗糙程度来决定的。一般情况下，为了确保较高的生产效率，采用最大的进给量。在进行粗加工的时，因为机床、工件以及滚刀系统的刚性不够强，从而导致滚刀的刀架产生了振动，就限制了进给量的提高。因此，要保证齿轮轴的表面光滑。
（2）合适的切削用量和切削速度。切削用量和切削速度主要是由加工齿轮的模数、精度、夹具以及材料等因素来共同决定的。对于精度比较高，模数比较小并且材料相对硬的齿轮来说，应该采用高的切削速度以及小的进给量；在进行粗加工时，应该采用低的切削速度以及较大的进给量；对于大螺旋角和较大直径的齿轮滚刀来说，应该降低切削速度和减小进给量。
（3）合适的走刀次数。齿轮轴的走刀次数是由齿轮中齿形的加工表面的粗糙程度来决定的。在多数情况下，一般对于齿轮的整个加工不超过三次。当出现机床的功率以及刚性不够时，就需要采用两次粗走刀，这两次粗走刀时的走刀量是不均匀的，两次走刀时分别取一个数值，等到两次粗走刀完成后，再进行一次精加工，精加工时之采用滚刀的侧刃方可进行切削，最后等到滚齿后，就是磨齿，对于磨齿，通常采用一次进给加工，这样就提高了工作的效率，保证齿轮轴的质量。
2.5夹具
一般情况下，夹具的安装精确度关系到齿轮轴的精确度。在齿轮轴的滚齿加工过程中起着重要的作用。
（1）在滚齿机上装夹齿轮轴。在安装齿轮轴时检查齿轮顶圆线与刀架垂直平行线之间的误差通常采用千分表在九十度的方向上检测；对于齿顶圆与基准轴颈的径向跳动时采用千分表来检查。
（2）在滚齿机上装夹齿坯。首先在安装夹齿坯之前应该把零件上的油渍以及脏东西清理干净，为了确保工件装夹的精确度，工件的基准面应该向下，与支撑面结合时，中间不得用纸或者铜皮来垫付；在压紧齿坯装夹时，应该使压紧面通过支撑面，而不是悬挂在支撑面上，使用适当的压紧力，避免压紧时工件发生了变形的情况。
（3）合适的滚刀刀架。刀架的安装角刚好等于滚刀的螺旋升角的时候只用加工直齿圆柱的齿轮。
2.6选择合理的切削液
每一种齿轮轴材料不同，需要的切削液也就不同，切削液都有着各自的优点，例如针对于40铬的加工齿轮轴，应该采用复合型的切削液。它主要有以下几种作用：①切削液可以及时的冲掉碎屑以及其他的脏东西，从而避免加工时的碎屑以及脏东西没有得到及时的处理出现溅伤操作人员或者划伤加工面的现象。②增大干净切削液的流量可以使加工过的齿面变为光滑，减少齿面的粗糙度，从而也减少了噪音。③齿轮轴滚齿的工程中，通过在切削去浇筑切削液，在切削液的作用下，滚刀能够在一定的恒定温度下工作，避免滚刀出现急冷急热的现象，因为切削液具有润滑以及冷却的作用。这样一来，就可以降低齿面的粗糙度以及延长滚刀的使用寿命。
2.7花键以及齿部的加工
花键的类型一般分为两类，一类是渐开线花键，另一类是矩形花键，对于精度较高一般来说最好是磨键齿。渐开线的花键在机械工程类使用较为广泛，压力角通常为三十度。对于小批量加工时，可以依靠分度盘，通过铣床用片铣刀铣出；对于大批量加工时，应该以两端中心为孔，采用花键专用的铣床来加工。
通常情况下，滚齿的齿轮一般都是7到9级的精度，①对于齿轮的精度为7级，当大批量的生产时，首先是滚齿，剃齿，高频感应加热淬火，最后是珩磨，按照这样的顺序来进行加工；当小批量生产时，首先是滚齿，高频感应加热淬火，最后是磨齿，按照这一顺序进行加工。②当齿轮的精度为8级时，可以先进行滚齿加工，等到加工后最后进行珩齿的加工。③当齿轮的精度为9级时，进行滚齿或者是插齿都可以保证齿形的精确度，效率也比较高（滚齿的运动精度高于插齿的运动精度）
3.结束语
总而言之，对于齿轮轴的加工时，应该明确各个零件在产品中的位置以及作用，了解各项技术，结合实际情况，找出最佳的技术方法，以便在齿轮轴的加工工艺中使用最优化的工艺措施，从而保证齿轮轴的加工质量，延长齿轮轴的使用寿命，节省资源，促进社会经济的发展。 [科]
【参考文献】
[1]张普林，杨琳.机械加工工艺.机械工业大学出版社，2007（8）.
连杆加工工艺的改进 篇4
关键词：连杆,镗孔,设备
1 引言
连杆是发动机的八大核心部件之一。连杆承受活塞销传来的气体作用力以及连杆本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力, 这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此, 连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷的作用, 这要求连杆的质量尽可能小并具有足够的刚度和强度。如强度不足, 会发生连杆螺栓、大头盖及杆身断裂, 造成严重事故。如刚度不足, 会使连杆大头变形失圆, 导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损;还会使连杆杆身弯曲, 造成活塞与气缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。因而其加工质量的好坏, 对发动机各方面性能有非常大的影响。对康明斯B系列连杆来说, 半精加工和精加工是其最关键的工序, 工艺及设备也较复杂, 其工序中有八项要求CPK值大于1.33, 因此本工序是整个连杆加工中最关键的和最重要的工序, 本工序控制不好将直接导致零件废品率上升, 同时也使零件的成本居高不下, 降低了市场的竞争力。本文主要针对我公司使用的BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备的特点进行介绍。
2 连杆的结构及特点
由于连杆要承受周期性往复惯性力, 就需要有足够的强度和刚度, 而强度和刚度与重量及外形尺寸是相矛盾的, 因此康明斯B系列连杆的设计在确保刚性的同时, 力求减轻重量, 并对连杆的加工工序进行有效控制。在考虑连杆小头受到的爆发压力及惯性力影响, 将小头侧面加工成斜面形, 杆身截面采用“I”字形, 大头采用台阶形平切口, 以减少螺栓受到的剪切力, 防止螺栓松动等。因而对其加工尺寸及形位公差要求更苛刻。连杆结构如图1。
3 BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备动作简介
BW多工位连杆加工设备是由德国BURKHARDT+WEBER GRUPPE公司制造的 (下面简称BW) , 是SLP连杆自动线中的OP60工序, 该设备采用五个工位, 可实现一次装夹完成上下料、半精镗、压衬套、精镗及自动检测5个工序, 减少了加工过程中连杆的重复定位, 提高了加工质量和效率。
(1) 上下料工位。采用手动上下料, 用液压销、液压钉和液压手臂夹紧限位, 确保装夹可靠;上料时限制小头内孔的液压销缩回, 连杆用五个液压定位钉进行初步定位, 关上防护门后, 液压定位销伸出, 将零件的上下位置限制住, 同时液压手臂伸出压紧连杆大头孔四周, 确保零件准确定位并牢靠。
(2) 对大头孔进行半精镗, 并对大头孔两端面倒角。其动作顺序如下:滑台向前快速前进→滑台工进 (压行程阀) 镗完内孔, 同时挡铁油缸带电, 伸出 (起缓冲滑台) →行程开关发迅→倒角油缸前进倒完前角→挡铁油缸失电→滑台快进 (行程约2mm即挡铁油缸行程) →倒角油缸快进到最前面 (伸刀) →挡铁油缸带电, 伸出推动滑台快退 (行程约2mm) →倒角油缸带电退回倒完后角 (外圆半径由大到小) →滑台快速退回, 挡铁油缸失电。如果加工中动作顺序出现差错, 将会出现严重的打刀现象。其中值得注意的是:滑台在整个加工过程中前进一侧始终带电, 直至滑台后退, 电磁阀才反向带电返回, 这个过程非常重要, 曾经因为该动作的一个换向阀的电磁铁接线不可靠, 出现频繁的打刀, 电气监控各阀的动作顺序没有一点问题, 从各方面查找没有发现异常, 用手捅阀机床动作正常, 经过反复检查, 发现控制滑台换向的电磁铁带电 (电磁铁上的指示灯亮) , 可是阀芯没有动作, 即该信号不可靠, 后更换了该电磁铁的接头, 故障消除。由于对整体过程的动作顺序清楚了, 再也没有出现加工过程中倒角刀频繁打刀现象。另外, 该挡铁油缸为单腔缸, 只能伸出, 返回靠滑台前进中的力量顶回, 行程约2mm。
(3) 压装衬套工位。通过滑道将衬套滑到气缸手爪上, 气缸将衬套送到位, 用液压压头将衬套压入连杆小头中。衬套位置由压头的定位套来保证其压入深度。
(4) 精镗连杆大、小头孔。保证连杆所有的关键尺寸的公差及CPK值。这是一个要求非常严格的工序, 其中镗大头孔利用了气液转换装置, 保证精镗刀准确地加工尺寸, 并自动缩回不留刀痕。小头孔采用比较常用的推杆机构控制精镗刀的伸张及回缩。
(5) 对零件的大、小头孔径进行检测, 并将检测结果反馈给精镗工位, 实现自动补偿, 保证加工尺寸长期稳定 (由于该设备使用时间较长, 该工位的功能失效, 已失去自动检测功能, 因而第四工位的自动补偿也暂且没有使用, 但其设计理念是非常先进的, 值得借鉴) 。
4 机床主要部件结构、功能及维护方法
4.1 半精镗镗刀结构
半精镗镗刀是由四把刀组成, 四把刀的安装位置分别成90°, 其中两个刀片安装于镗刀体上, 位置相差180°, 位于同一截面上, 作用是对大头孔半精镗, 另两个刀片安装于斜面滑动体上, 通过油缸推动滑动体在固定的斜面上前进、后退, 实现对大头孔的两端面进行倒角。其镗头结构如图2。
1.镗刀主体2.油缸推杆机构3.斜面滑块4.可调刀体
只要调整好各行程开关的位置及各管路的压力, 系统按上面介绍的顺序动作, 就不会出现异常的打刀现象, 并且倒角大小也很均匀。
4.2 精镗大小头主轴结构及精镗大小头的镗刀结构
精镗工位分别对连杆的大、小头孔进行精密镗孔, 公差要求大头孔径:±0.013mm;小头孔径:±0.007mm;大小头孔中心距:±0.025mm;两孔中心平行度0.15mm;大头孔对定位端面的垂直度0.07;大头孔的圆度0.013, 直线度0.013;小头孔表面粗糙度Ra0.6;大头孔表面粗糙度Ra0.4, 并且前面的八项都要求CPK值>1.33, 因而对设备的自身精度及加工过程控制非常关键。
大、小头主轴结构是采用高精度角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承支承, 能使机床中主轴的刚性达到很高, 采用角接触轴承可以实现对轴承的预紧, 使主轴能承受更大的轴向和径向的负荷, 并且装配后主轴能达到很高的精度, 一般主轴的径向跳动精度都可控制在0.002mm以内。BW精镗工位大、小头的主轴具体结构见图3。
如图4, 小头镗刀采用推杆式镗刀机构, 通过调整油缸行程控制刀尖的伸缩量, 控制小头孔径尺寸。精镗小头孔的镗刀由两把刀组成, 两刀安装位置成90°, 相距约40mm, 第一把刀在镗刀本体4上, 初镗内孔, 第二把刀在可调刀体3上, 自动伸张精镗小头孔, 精镗后第二把刀自动缩回, 使精镗后不留下退刀痕。
1.小头镗刀油缸拉杆机构2.小头孔镗头3.大头孔镗头4.大头镗刀自动伸缩机构5.小头气液转化装置
1.油缸活塞推杆2.楔形导柱3.可调刀体4.镗刀本体
大头镗刀采用SAMSOMATIC刀具径向尺寸补偿机构 (ATC) , 该装置是将气压转化为液压, 以油压作为动力使补偿头部位发生弹性变形来实现自动伸缩和补偿, 该机构由驱动刀座位移的补偿头和控制压力的控制器组成, 控制器上装有控制压力功能的气动伺服阀门, 其基本结构见大头主轴结构, 具体控制过程如图5。
1.可换刀体2.镗刀壳体3.弹性变形体4.动力组件
其补偿头的结构原理如图6。
这种结构的突出特点是具有装有动力组件并可发生弹性变形的补偿头, 该补偿头是一种刚性整体结构, 在其内部装有由液压活塞和气缸组成的动力组件系统, 而由气液压变换器产生的液压则被传递过来, 并被转变为使动力组件发生强制性扩张的力, 同时在补偿头的外壳装有一个带有平行平板型弹性部的S状切槽, 是一个整体结构, 但通过油压产生的张力, 通过平行弹簧的作用, 使其作用于补偿头外壳的受压部件上, 使补偿头发生强制性补偿位移。其补偿头的位移量与液压系统的压力成正比, 如要控制位移量或补偿量, 只需对其施加的压力进行控制即可。由于采用可压缩气体作为介质的气动伺服机构, 使刚性体发生弹性变形的动力在气液压变换器处转换为巨大的压力, 并且动力源的压力具有可控性, 使本系统具备微米级的控制精度。这种系统在解除液压后瞬间即可使刀体恢复到原来的位置, 实现自动退刀, 确保刀具退刀时不留下退刀痕, 达到较高的表面加工质量, 当再次施加液压时, 立即可回归到弹性变形的状态, 进行精密镗削加工, 并可对刀具的磨损进行补偿调节。由于该结构本身不存在机械间隙, 驱动补偿作用的压力传递在毛细管内进行, 不存在结合部位的磨损, 并可获得稳定的作用力输出, 因而可实现长期的高精度及稳定性。此外, 该机构还可通过接收检测装置的补偿信号来进行自动补偿, 系统将输入的补偿量指令通过控制器内的逻辑处理转变为输出电流从而来控制气压, 实现自动补偿功能。
该机构的维护方法是:一般在气压0.4MPa时, 将表打在刀尖处, 指针能快速移动到全行程, 如果指针在一定范围内摆动或不稳定, 则说明油腔中有气体, 需要进行排气。排气时拧松螺钉, 重复进刀动作即可;如发现有退刀痕时, 需要给油室加油, 将重约30g、清洁的液压油放入加油器中, 再将加油器插入充油单向阀中给系统供油, 慢慢将油加入到油室中直到加满为止;检查有无油泄漏, 可在0.4MPa下, 让补偿装置进刀, 并保持该状态约15min。指针如有任何下降动作, 表明系统存在泄漏点, 需及时对该系统检查并更换相应的密封等。
4.3 液压回转工作台工作原理
该回转工作台是采用液压缸推动齿条, 齿条再带动齿轮旋转来实现的。当转台抬起油缸落下时, 齿条油缸向右移动, 带动转台顺时针旋转。当转台旋转到位后, 转台抬起油缸上升, 齿条油缸向左移动, 为下一循环作准备, 同时转台锁紧插销油缸上升将转台锁往, 使转台准确定位于每一个工位, 确保加工质量的可靠性。
转台转不到位的故障维护方法:先将转台抬起, 让齿轮轴与齿条油缸脱开, 松螺母, 让齿条油缸前进到位, 然后再将齿轮轴啮合, 拧紧螺母, 转台落下即可使转台到位, 即可进行自动循环。
总之, 只有对其整个结构进行深入的分析, 了解其结构与原理, 掌握机床工作的每一个动作顺序, 相信没有什么解决不了的故障。
5 结语
经过对该设备的深入分析及日常维护, 发现该设备有许多值得我们工程人员学习和借鉴的地方, 其中很多结构都是比较精典的。同时也为今后对设备进行有针对性的维护和保养, 并及时排除设备故障提供有益的帮助。
参考文献
连杆加工工艺的改进 篇5
【关键词】双球型；衬套；薄壁；易变形；数控加工
1、前言
此薄壁接嘴衬套零件是与低压一级导向器相连，起密封和通气的作用。零件结构虽不算复杂，但由于薄壁、呈现双球型结构且容易变形，在加工工程中无法装夹，易导致零件尺寸公差不稳定，造成零件整体尺寸超差。
2、零件的结构特点、材料特点及工艺分析
2.1零件的结构特点
该零件属于典型薄壁件结构，零件总长为13.5mm，外圆最大尺寸为φ11.23mm，且零件存在两处内外球面结构，外球面公差要求较严仅为0.007mm， 按公差累积计算后，壁厚尺寸仅为0.3mm。在零件的右端面处存在R0.2mm的圆弧，且圆弧需与内径尺寸相切。较以往各机种相似的零件在尺寸及结构上给加工造成了很大的困难，对于该零件的加工经验基本空白。
2.2零件的材料特点
零件使用材料是0Cr18Ni9不锈钢，它的可切削性约为0.3-0.05之间，是一种难加工材料。
2.3工艺分析
此零件为壁薄件，切断时的应力变形将是零件合格的最大问题。零件最小壁厚仅为0.3mm，加工后需要进行镀铬处理，因此，零件外球尺寸公差只有0.007mm。且由于零件存在两处内外球，外球若进行磨加工，工装难以实现，且极易导致零件的变形。两处内球若采用传统的镗刀进行加工，易导致零件的过切，需对刀具进行手工磨制，但零件的加工稳定性上必将受影响；另外，零件的测量上，是零件加工过程中的最大问题，尤其是两处球心对端面的距离。
2.4加工方案
针对此薄壁零件的特点初步制定加工方案：将零件加工，安排两道粗加工工序，在去除大部分余量的同时，加工出较为理想的定位基准。
对于切断变形的问题，拟采取两种加工方案并行的方式：
方案一，预留夹持余量15mm，在数控设备上直接切断，其过程中采用3mm宽切刀在切断处先切槽，再用2mm宽切刀切断的方式减小应力变形的方法切断；
方案二，预留夹持余量15mm，在直接切断变形的情况下，采用线切割切断的方式，减小零件的变形量。
3、实际加工存在的问题
零件真正开始加工，面临的首要问题为零件的采点上，采点即要保证R0.2的切点直径为Ф9.8+0.11+0.016，同时要保证R0.2，但是零件的壁厚仅为0.3mm，采点过程中带来不小的麻烦。
4、零件数控加工的改进方案
针对实际加工中出现的问题，我们及时进行了改进，并通过了验证。为提高加工效率，降低工序间周转时间，我们将15、20工序合并到25工序数控车加工中，这样也避免了对刀所产生的误差。为保证加工质量，合理选擇机床、刀具和切削用量至关重要，下面我将结合数控加工的特点进行具体描述。
4.1设备的选择
因零件尺寸要求高，用普通设备手动加工困难，而数控加工形状完全由程序控制，加工准确精度高，故选择数控车床加工。最终选择采用卧式数控车床QTN200-ⅡMSL。
4.2合理选择刀具
4.2.1刀具材料
正确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。根据不锈钢的切削特点，刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性且与不锈钢的粘附性要小。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高，因此影响生产效率的提高。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。硬质合金是采用高硬度的金属碳化物（WC、TiC、NbC等）与金属粘接剂（Co、Ni等）通过粉末冶金的方法制造的烧结体。它具有较好的较高的硬度、良好的耐磨性和耐热性，使数控机床刀具应用最为广泛的材料，适于数控加工的中速和高速切削。
4.2.2刀具的选择
为了能够实现数控机床上刀具高效、多能、快换和经济的目的，确保加工精度和产品质量的稳定性，工序中全部采用专业刀具生产商提供的机夹刀具。
最终选择刀具：外圆刀杆：PDJNR 2525 M-15
外圆刀片：DNMG1 50608-MF1 CP200
4.2.3选择合适的切削用量
切削用量的大小对生产效率和加工质量有很大影响，切削速度不宜过高（vc=50～80m/min）；切削深度ap不宜过小，以避免切削刃和刀尖划过硬化层，ap=0.4～4mm；因此进给量f对刀具耐用度影响不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，拉伤、擦伤工件表面，影响加工的表面质量，进给量一般取f=0.1～0.5mm/r。
4.2.4选择切削液
不锈钢切削中的冷却润滑：采用冷却润滑性能较好的润滑液，如水溶液、乳化液等。
4.3程序编制
G0 X200 Z150
G40
T901
G00 X30 Z20
X0 Z0.2
G0 X200 Z150
……
M30
4.4改进后实际加工效果
根据改进后的加工方法进行生产，效率大幅提高，同时在进行车加工时不再缠屑，切削顺利，尺寸稳定，表面粗糙度达到设计要求。
改进前后加工时间的对照表
从上面的统计数据中可以看出：从普通设备改为数控车加工即节约了时间、降底了生产成本，又提高了零件质量。
5、结论
我们面对原加工工艺中存在的各种问题，客观的从零件结构、加工手段、工装等方面入手，具体分析，大胆试验，经过事实证明，改进后的加工方法切实可行，加工过程稳定，产品质量符合设计要求，并已通过装配试车考核。在实际加工中，其它相似类零件也可从普通设备改为数控设备加工，具有推广意义，给公司带来更大的效益。
参考文献
[1]《金属切削原理与刀具》.陆剑中主编.机械工业出版社，2011.7
[2]《机械加工工艺手册》.孟少农主编.机械工业出版社，1992.1
[3]《材料科学基础》.潘金生等主编.清华大学出版社，2005.3
弹簧夹头加工工艺的改进探讨 篇6
1 改进前弹簧夹头存在的缺陷
弹簧夹头主要用于夹紧滚子棒料, 进行车加工各种滚子外径表面和滚子小端面及倒角或硬车滚子倒角, 按滚子直径确定夹头尺寸范围为Φ28~Φ55mm, 由于夹头弹性变形区直径壁厚偏小, 常常产生弯曲疲劳造成夹头裂纹。由于夹头弹性变形区直径壁厚4mm尺寸偏小, 抗变形能力太差, 在加工中易产生裂纹现象, 夹头内部过渡圆角R5mm和R10mm尺寸偏小, 在热处理淬火后应力集中, 这是造成夹头过早疲劳损坏的主要原因。原来弹簧夹头在淬火时端部6个弹簧瓣开口没有死, 造成淬火后弹簧瓣开口胀大变形为喇叭形, 夹头在夹紧滚子棒料时端部与棒料存在间隙, 而弹簧夹头与棒料接触时夹紧力严重不均匀, 这样夹具与棒料在旋转时, 在离心力的作用下形成微喇叭形, 即摆动太大;另外, 由于夹头反复使用很容易使齿形变钝, 这样就造成夹头内部圆周方向高低不圆, 导致装夹滚子定位不稳定, 棒料与机床主轴不同心, 滚子与夹头有一定的偏心量, 滚子外径车削量不均匀, 出现滚子外径一边车得多, 一边车得少, 甚至留量不够用。造成车滚子外径表面有时出现批量废品。另外, 在加工滚子硬车倒角时, 原来弹簧夹头内部有横向齿形和纵向齿形, 由于横向齿形的存在, 弹簧夹头一般夹住2/3滚子长度, 减少了滚子与夹头内接触面积, 也会导致滚子在夹头内定位不稳定, 从而减小夹头对滚子的夹紧力, 同样由于反复使用容易造成夹头磨钝, 导致滚子存在一定的偏心, 就造成滚子倒角偏差, 出现废品。
2 弹簧夹头机加工艺的改进
2.1 夹头的改进
弹簧夹头的结构, 它是由两部分组成的, 一部分是夹头体, 另一部分是卡块, 二者通过螺钉相联接。夹头体有六个簧瓣, 工作时靠簧瓣的弹性变形来完成夹紧和松开动作, 夹头体材料选用65Mn, 淬火硬度40--45HRC, 以保证夹头的弹性;而卡块安装在夹头的爪部, 直接接触工件。卡块是易磨损件, 卡块材料可采用GCrl5, 淬火硬度60~62HRc, 以增加耐磨性。弹簧夹头在使用中曾出现过以下几个问题:a.由于夹头制造误差容易出现偏心, 车加工后的套圈会出现壁厚差超差现象。b.卡块任意装入夹头后, 测出卡块圆度不好, 用这样的卡块夹紧套圈, 被加工后的套圈也会出现壁厚差超差现象。制造时要想办法加以克服。
2.2 改进后弹簧夹头结构及淬火方式
由于弹簧夹头结构形式的不合理, 导致弹簧夹头淬火应力过于集中, 当内应力大于材料的断裂强度时, 就会出现裂纹, 多年来一直被人们沿袭使用。弹簧夹头材料采用65Mn, 弹簧夹头在圆周方向分别开有6个弹簧瓣开口槽, 开口起到收缩的作用, 改进后弹簧夹头在淬火时端部6个弹簧瓣开口槽焊死, 防止淬火后夹头胀大变形为喇叭形, 淬火后再将焊死的6个弹簧瓣开口槽切开, 避免了弹簧夹头弹簧瓣开口胀大变形:这种弹簧夹头工作部位和弹性变形区要求是分段淬火, 与滚子接触工作部分和弹性变形区部分淬火硬度分别为58~61HRC和40~45HRC, 保证了弹簧夹头工作部位有足够的硬度, 由于工作部分和弹性变形区的厚度不等, 导致夹头在内、外过渡圆角产生应力集中, 造成弹簧夹头早期疲劳损坏。改进后增大了弹性变形区的壁厚, 既保证了弹簧夹头的弹性变形区的弹性, 又提高了弹簧夹头的抗疲劳强度。通过增大弹簧夹头内外过渡圆角, 从而避免产生热处理淬火应力集中的因素, 极大地减轻了淬火应力不均匀问题, 提高了弹簧夹头淬火质量。
3 夹头体典型制造工艺及保证措施
3.1 精车夹头的圆锥面, 用螺纹胎保证车加工精度
夹头体在精车完各个面, 并钻完等分孔后, 再车圆锥面, 车圆锥面时以螺纹面为定位基准, 设计一种螺纹胎, 它可以保证车圆锥面时车加工精度。首先把夹头拧到螺纹胎上, 然后把螺纹胎装到机床主轴上, 最后用托板上的小刀架进行切削。
3.1.1 淬火夹头头部、尾部需淬火, 其硬度是40~45HRC, 夹头中间部分不淬火, 以保证夹头弹性。
3.1.2 磨削夹头圆锥面, 用螺纹胎保证磨加工精度, 圆锥面是夹头夹紧过程中的一个重要的定位面, 圆锥面精度的好与坏, 直接影响整个夹头的精度, 所以我们又设计一套磨加工用螺纹胎夹紧卡头, 定位基准还是选用螺纹面, 磨完后的圆锥面相对于螺纹面同轴度可达0.1mm。
3.1.3 磨削夹头内径, 用磨内径胎保证磨加工精度, 夹头的内径也是一个定位面, 用夹头内径夹持卡块, 再用卡块夹紧工件, 所以内径的精度也直接影响被加工工件的精度, 这就要求内径和圆锥面必须同轴。我们设计一种特制的磨内径胎具夹紧夹头, 此胎是以圆锥面定位。磨削后夹头的内径相对于圆锥面同轴度可达0.02Hml。
3.1.4 夹头头部六瓣切开, 然后回火涨大
3.1.5 磨夹头导向面, 仍使用螺纹胎保证磨加工精度, 导向面在夹头中起导向作用, 要求导向面和圆锥面必须同轴。我们还用磨圆锥面时用的螺纹胎夹紧夹头, 磨削后的导向面相对于圆锥面同轴度可达0.04mm。夹头的精度是通过以上的加工工艺及保证措施来达到的, 但是卡块精度的好与坏也直接影响整个夹头的精度。
3.1.6 铣等分槽先用立铣刀铣20mm×40mm六等分槽, 然后再用片铣刀铣分瓣用的宽3mm六等分窄槽, 但是此槽不能铣通, 端面留有3~4mm连筋, 使夹头体还是整体, 保证夹头热处理后不变形及磨加工夹头各个定位面的加工精度
3.2 卡块的典型工艺及保证措施
3.2.1 铣等分口, 由于夹头体是六瓣, 所以卡块也是六瓣一组, 在铣六等分口时, 口先不铣透, 径向留有3~4mm连筋, 使一组里的六个卡块还是一体, 保证淬火后磨加工时一组卡块的尺寸和精度一致。一次可以铣削五~六个工件。
3.2.2 给每套卡块标注规格、组号, 再按顺序给每一组里的每一块卡块标注顺序号。
3.2.3 淬火卡块材料选用轴承钢, 淬火硬度60~62HRC。
3.2.4 径磨要求每组卡块内径、外径必须同轴。首先磨内径, 磨一批活时内径尺寸要一致, 然后磨外径, 磨外径时用内径定位, 保证内、外径同轴。我们设计一个长150mm, 前后锥度差0.02~0.03mm的芯棒。先把工件插紧在芯棒上, 然后把芯棒用顶尖顶上, 最后在万能磨床上磨削外径, 磨削后卡块内、外径同轴度可达0.02mm。
4 结束语
任何一项工艺、工装设计的改进, 有时需要一定的技术含量和科学方法, 但有些工装的改进方法是很简单的事情, 只要我们在实际生产中留心观察, 一点点的改进工装结构设计, 就会给生产加工带来极大的方便。改进了弹簧夹头的结构, 同时改变了夹头热处理淬火方式, 满足了加工滚子的质量要求, 达到了预期的效果。
摘要：每一种加工方法都不是万能的、完美无缺的, 都各有利弊, 应从需要和可能出发, 从经济、实用、有效、可靠的角度出发, 选择最佳的结构设计方法, 弹簧夹头在加工中存在着一些缺陷, 在弹簧夹头加工的过程中, 如何更好的改进弹簧夹头, 本文在此对夹头体典型制造工艺及保证措施进行了研究。
关键词：弹簧夹头,加工工艺,改进
参考文献
[l]祁宏志.弹簧夹头的热处理工艺[J].制造技术与机床, 2002.
[2]郭弘.弹簧夹头的热处理[J].机械工人.2003.
双圆弧齿轮加工工艺的改进 篇7
关键词：双圆弧齿轮减速器,采油设备,抽油机,双圆弧齿轮加工工艺
1 引言
尽管齿轮传动技术日益发展, 但仍然满足不了飞速发展的各行业的要求。目前, 双圆弧圆柱齿轮在石油钻采行业已广泛推广使用, 我厂将双圆弧齿轮用于为各大油田制造的抽油机减速机中。双圆弧圆柱齿轮的承载能力比同样条件下的渐开线齿轮高, 且工艺简单、成本低。抽油机工况条件非常恶劣, 是在荒郊野外工作:环境差, 温差大, 风沙大, 其工况属于低速 (减速机的输入转速一般在300～500r/min) 、重载且载荷不稳定 (油井井况恶劣) 、载荷周期性换向等。
在使用过程中, 主要问题是: (1) 齿轮侧隙过大, 造成在抽油机的上下死点载荷换向时产生异常的冲击响声; (2) 齿面点蚀严重, 经常发生断齿现象。这样, 大大缩短了齿轮的使用寿命。双圆弧齿轮减速器是石油采油设备关键的传动部件, 对采油设备的各项传动性能有着重大影响。采油设备有很多种, 本文仅以目前应用最广泛的石油采油设备-游梁式抽油机为例进行介绍, 该设备包括:电动机、双圆弧齿轮减速器和四连杆机构 (包括曲柄、连杆和游梁) 等。
为了解决上述问题, 我们对现场使用情况进行了分析, 并查阅有关技术资料, 结合我厂的制造工艺, 对双圆弧圆柱齿轮的制造工艺参数和齿轮加工工艺, 利用三维CAD计算机设计软件和双圆弧齿轮设计计算软件ZGCAD进行了优化设计和校正, 以减小齿轮侧隙, 消除齿轮的异常冲击响声, 提高齿轮的承载能力, 延长减速器的使用寿命。
2 对双圆弧齿轮减速器传动质量的改进
2.1 双圆弧齿轮减速器传动结构分析
图1为双圆弧齿轮减速器传动平面图。从图1中可知, 此双圆弧齿轮减速器为二级分流式圆柱齿轮式减速器。
双圆弧齿轮减速器齿轮传动特点:当该减速器按图1方向传动时, 输入轴I人字齿沿轴向受力为一对大小相等、方向相反的力, 即FI1+FI2=0。在中间轴Ⅱ两端的斜齿轮上也同样产生一对大小相等、方向相反的力, 即FⅡ1+FⅡ2=0。同理, 中间轴人字齿上也同样产生一对大小相等、方向相反的力。
2.2 双圆弧齿轮的工艺分析和参数控制
用三维CAD计算机设计软件和双圆弧齿轮设计计算软件ZGCAD对双圆弧齿轮关键工艺参数进行了计算核对, 结合我厂双圆弧齿轮的制造工艺进行了分析认定和控制, 并对影响双圆弧齿轮传动质量和承载能力的工艺参数进行严格控制:
(1) 严格控制轴向齿距误差, 使齿轮副连续平稳地啮合, 确保刀架导轨与工作台轴线的平行度满足双圆弧齿轮轴向齿距误差的要求。
(2) 严格控制螺旋角误差, 提高齿宽方向的接触长度, 消除啮合不平稳和偏载。差动交换齿轮计算误差要小, 满足螺旋角的精度要求。
(3) 严格控制齿形精度, 主要从两方面着手, 一是因为滚齿刀齿形直接影响齿轮齿形精度, 所以严格按照GB12759《双圆弧圆柱齿轮基本齿廓》、GB/T14348.1《双圆弧齿轮滚刀的型式和尺寸》、GB/T14348.2《双圆弧齿轮滚刀技术条件》等相关标准的规定, 用光学投影仪检测控制滚齿刀齿形本身的精度要求;二是因为切齿深度主要影响齿形径向位移, 对于改变切齿深度的偏差和中心距的偏差, 都会改变齿轮传动的侧隙大小。但同时也使齿轮副的初始接触线沿齿高方向发生明显变化, 从而严重影响齿轮的传动质量和承载能力。因此, 齿形径向位移对齿轮副的啮合接触线的位置正确与否有直接影响, 所以要对切齿深度进行严格控制。总之, 这两种情况都不利于齿轮啮合, 对双圆弧齿轮减速器的传动质量和使用寿命都有较大影响。
2.3 双圆弧齿轮的加工
(1) 为了保证双圆弧齿形的精度, 使用同模数的渐开线齿轮滚刀进行粗加工, 然后使用合格的双圆弧齿轮滚刀滚切完成。由于圆弧齿轮和渐开线齿轮滚切过程的运动方式一样, 只是两者的基准齿形不同, 因此圆弧齿轮粗切齿可使用价格相对便宜的同模数的渐开线齿轮滚刀。并且, 在使用渐开线齿轮滚刀粗切圆弧齿轮时, 必须使渐开线齿轮滚刀的齿廓被圆弧齿轮滚刀的齿廓所包容, 不允许出现相交或相切点。
(2) 为了保证双圆弧齿轮啮合的接触位置和啮合侧隙, 必须控制好切齿深度和齿厚。在双圆弧齿轮的滚切过程中, 通过测量齿根圆直径和弦齿深控制切齿深度, 测量弦齿厚和公法线长度控制齿厚。在理论上, 齿根圆直径加工到理论值后, 齿厚也应是理论值。但是, 滚刀重磨后其齿顶圆直径和刀齿厚都发生变化, 造成双圆弧齿轮的齿根圆直径和齿厚不对应。机床运动间隙和滚刀轴向窜动间隙也会造成上述结果。所以, 必须同时控制切齿深度和齿厚。
2.4 齿轮静平衡
在齿坯的制造过程中, 一方面由于是粘土砂铸造, 造成毛坯材料分布不均, 并且使齿轮的静平衡达不到平衡要求;另一方面, 由于齿轮传动是低速运转, 并且所传递的扭矩产生周期性交变, 所以, 必须控制好齿轮的静平衡。
为了消除双圆弧齿轮减速器在扭矩传递交变中出现冲击异响, 不仅要控制齿轮制造精度和齿轮侧隙, 还要控制好齿轮的静平衡。静平衡适用于转速较低的盘状零件。静平衡法的实质是在圆周上确定旋转件重心的位置和不平衡力矩的大小, 因此, 只有当重心通过旋转中心的垂线时, 零件的不平衡力矩为零, 零件才稳定。据此, 可以确定零件重心位置并作好记号, 然后在记号相对的位置粘贴一定重量的橡皮泥, 使其对旋转中心产生力矩, 与所测得不平衡力矩相等, 使零件在任何圆周位置都稳定。取下橡皮泥, 换加重量相当的重块, 或在反方向 (重心所在半径) 去除一定重量, 从而使零件获得静平衡。
3 结语
总结分析了双圆弧齿轮减速器传动特点和石油采油设备的传动原理, 采用三维CAD计算机设计软件和双圆弧齿轮设计计算软件ZGCAD, 并结合多年的生产经验对双圆弧齿轮加工工艺参数和加工工艺进行了分析、校正、改进、控制, 并经过了生产实践验证, 制定了详细实用的工艺规范。在实践中效果良好, 值得在同行业中推广。
参考文献
[1]邵家辉.圆弧齿轮[M].北京:机械工业出版社, 1994.
[2]陈谌闻.圆弧圆柱齿轮传动[M].北京:高等教育出版社, 1995.
[3]齿轮手册编委会.齿轮手册[M].北京:机械工业出版社, 2000.
一种轴销的加工工艺改进 篇8
1零件的加工难点分析
(1) 由于该零部件较长, 长径比l/d=9.84, 热处理后加工工艺安排不当容易造成零件加工尺寸超差。传统加工方法是先粗车外形, 打顶尖孔, 随后渗碳处理, 然后夹持外圆或两顶车1.3弹簧卡圈安装槽。加工完弹簧卡圈安装槽后淬火处理, 酸洗后磨削外圆, 车掉工艺卡头, 最后打标识、表面处理。采用这种方法虽然能够将零件上的1.3弹簧卡圈安装槽很容易加工出来, 一旦淬火后变形严重, 磨削外圆时候238undefined容易超差。变形严重时候会使238undefined超差严重, 造成零件报废。
(2) 表面渗碳层厚度要求0.3mm～0.9mm, 实际渗碳深度在1.2mm左右, 也就是说磨削留量为单侧0.24, 热处理后的变形量要控制在0.48以内, 磨削量过大则零件加工不经济, 并且最终要求的渗碳层厚度难以保证。同时变形量过大会造成1.3弹簧卡圈安装槽或左侧轴肩与轴销中心线不垂直, 最终安装到产品上以后由于传动系统振动造成轴肩断裂或卡圈断裂, 影响GIS装配清洁度。如图2, 图3。
(3) 由于零件硬度要求较高, 达到HRC50～55, 在酸洗和表面处理发蓝后容易产生氢脆性, 如不及时去氢处理极易发生轴销裂纹或工作时候断裂。去氢处理, 也称除氢处理, 一般为电镀前后必须进行工序, 特别是对高强度高硬度的零件在电镀工艺中。在任何电镀溶液中, 由于水分子的离解, 总或多或少地存在一定数量的氢离子。因此, 电镀过程中, 在阴极析出金属 (主反应) 的同时, 伴有氢气的析出 (副反应) 。析氢的影响是多方面的, 其中最主要的是氢脆。氢脆是表面处理中最严重的质量隐患之一, 析氢严重的零件在使用过程中就可能断裂, 造成严重的事故。因此, 氢脆通常表现为延迟断裂。对电镀过程中渗氢较多的零件原则上应尽快去氢, 因为镀层中的氢和表层基体金属中的氢在向基体内部扩散, 其数量随时间的延长而增加。新的国际标准草案规定“最好在镀后1h内, 但不迟于3h, 进行去氢处理”。氢脆造成的轴销使用前开裂和使用中断裂, 见图4。
2制定加工方案
在制定加工工艺路线过程中, 考虑到零件的单边留量及热处理变形之间的关系, 保证留量应大于热处理变形量, 为后续磨削提供加工量。同时, 留量还要考虑渗碳后渗碳层的深度和磨削后渗碳层的深度关系, 避免留量过大造成渗碳层在磨削到最终尺寸后厚度不能能满足图样要求。初步拟定以下两种加工方案进行试制。所以, 渗碳前的粗车留量、是否留工艺卡头及加工工艺路线是否合理是关键。
(1) 方案一。
采用无工艺加长卡头方法, 零件长度直接加工到要求, 加工中采用卡一端外圆平另一端端面, 打顶尖孔后调头卡外圆, 平另一侧端面到总长的最终尺寸, 打顶尖孔, 最后两顶车外圆尺寸到粗车附图要求。然后进行渗碳, 渗碳后两顶车弹簧卡圈安装槽, 此时保证238undefined为238undefined, 随后进行淬火, 淬火后校直, 然后两顶进行外圆精加工磨削。最后进行发蓝处理和涂油防护。
工艺路线安排为:下料→粗车→渗碳→数车→淬火→校直→酸洗→去氢→磨削→发蓝→去氢→涂油。
(2) 方案二。
采用留工艺加长卡头方法, 零件长度方向留量15mm, 用于防止淬火后Φ30×4轴肩断裂。加工中数车采用卡右侧外圆平左侧端面, 车局部外圆见光后作为工艺带, 打顶尖孔后调头卡左侧工艺带, 平另一侧端面打顶尖孔, 两顶后车外圆尺寸到粗车附图要求。然后进行渗碳, 渗碳后两顶车Φ24×4越程槽为Φ24×4.5, 车工艺加长卡
头外圆去除渗碳层。随后进行淬火, 淬火后校直, 然后两顶进行外圆精加工磨削。磨削后两顶车Φ24×4越程槽成, 车弹簧卡圈安装槽保证尺寸238undefined。两方案差别在于是否留工艺卡头, 238undefined方案一是靠磨削保证, 238undefined方案二是靠车削保证。弹簧卡圈安装槽加工先后顺序不一样。
工艺路线安排为:下料→数车→渗碳→车→淬火→校直→酸洗→去氢→磨削→数车→发蓝→去氢→涂油。
3方案实施情况和改进
(1) 方案一在试制过程中, 零部件经过留量粗加工和渗碳、淬火工序后会变形, 校正后大多数零件的尺寸变化在0.35mm留量范围内, 但是和别零件由于变形量过大, 238尺寸仍出现了超差现象。同时由于左端没有工艺卡头, 轴肩宽度只有4mm, 渗碳后两侧各深1.2mm, 淬火后轴肩出现了不同程度的裂纹甚至出现了断裂现象。左端轴肩经过磨削, 越程槽与轴肩端面处有轻微台阶。轴向的弯曲变形还导致先加工的弹簧卡圈安装槽, 磨削后槽端面与轴线不垂直现象, 最终影响装配, 达不到设计要求。
(2) 方案二在与方案一基础上, 增加了工艺卡头, 保证了渗碳不会将4mm宽的轴肩渗透, 淬火时不会导致轴肩断裂。渗碳后淬火前将工艺卡头外圆处的渗碳层车掉, 保证磨削外圆后能够容易车掉工艺卡头。为保证机加工前后的装卡基准一致, 在轴销的两端打顶尖孔, 顶尖孔规格为A3.15/6.7。打顶尖孔时, 卡轴销右端外圆, 粗车工艺卡头部分, 平端面打顶尖孔, 然后调头卡粗车的工艺卡头部分打另一侧顶尖孔。最后两顶, 精车工艺卡头, 其余按方案二粗车图加工。同时, 将关键尺寸由磨削保证修改为车削保证, 弹簧卡圈安装槽粗车修改为精磨外圆后车削, 车削时采用与磨床定位基准一致的两顶装卡。方案一车刀采用高速钢或硬质合金刀具, 渗碳后淬火之前加工, 轴销的硬度较低, 对车刀没有特殊要求。方案二安排在淬火之后加工, 避免由于热处理变形造成弹簧卡圈安装槽端面与轴线垂直度不良。零件硬度较高, 对车刀性能要求比较高, 因此选用超硬材料立方氮化硼 (CBN) 刀具。
(3) 最初加工时左端没有留工艺卡头, 轴肩部分薄弱, 热处理过程中由于渗碳层厚度与轴肩厚度相近, 导致淬火之后轴肩部位断裂。随后, 在轴肩左侧增加了20mm工艺卡头, 保证了热处理之后轴肩部位不会断裂。工艺卡头同时为磨削后加工弹簧卡圈安装槽提供了装卡位置和基准。最终加工时采用方案二。
4结语
螺纹环规加工工艺的改进 篇9
螺纹环规是检验外螺纹制件是否合格的计量器具, 具有操作简单、使用方便等特点。螺纹是一种重要的、简单的结构要素, 应用非常广泛。可用于结构连接、密封连接、传递运动和扭矩、承载压力等。由于螺纹制件使用普遍, 所以螺纹环规的需求量很多。为了满足市场的需求, 加快生产周期, 提高生产能力, 根据实际加工情况, 我公司将螺纹环规的工艺进行了改进, 采用了合理的加工工艺, 使工艺路线更加完善。
2 螺纹环规加工工艺的分析
螺纹的几何参数繁多, 螺纹环规作为螺纹件计量器具, 技术条件要求相应复杂。看似一个单体, 不需要组合、装配, 但有很多的几何参数参与测量。螺纹的三要素就是螺纹的中径尺寸、螺距误差、牙型角误差。常用规格螺纹环规的中径尺寸公差为0.010~0.018mm, 螺距公差为0.004~0.007mm, 牙型角的半角偏差根据螺距的不同而不同, 螺距越小, 公差越大, 螺距越大, 公差越小, 偏差范围
形的宽度尺寸是不变的。叶根铣刀径向截形如图5所示。铲磨砂轮的径向截形 (也就是滚压轮的型面) 高度可按下式计算:h′=姨R2+e2-姨 (R-h) 2+e2
式中, R-铣刀外圆顶点半径;h-铣刀径向截形高度;e-铣刀齿背近似圆弧的偏心距, e≈Kz/ (2π) 。
上述铲齿叶根铣刀截形的修正计算, 一般都是按坐标点来进行的。将铣刀截形曲线分为若干段, 先计算出各点的坐标值, 然后依次计算出相应各点的修正值。计算时60′~8′。而车螺纹的规格一般螺距是2~5mm, 半角偏差基本是12′左右。加工螺纹环规的关键工序是加工螺纹。为了保证螺纹环规的技术要求, 一般孔径大于20mm螺纹环规的螺纹加工工艺是粗车螺纹、精车螺纹、研磨螺纹。首先粗车螺纹, 为精车螺纹留有0.4mm的加工余量。在精车螺纹时, 要求保证牙型角、螺距误差, 表面粗糙度达到Ra0.4~0.8, 为研磨留出0.7mm左右的研量。此时需配备精车样柱, 测量尺寸。热处理淬火, 淬火硬度58~65HRC。受车削螺纹加工条件的限制, 螺纹量规的螺纹表面粗糙度、螺距误差、牙型角误差不能实现设计的技术要求, 在淬火后还需要进行研磨。研磨是用铸铁材料做成研磨器, 按照留出的研磨量, 分成三个尺寸。在专用机床上, 加入不同粒度、硬度的研磨粉, 将环规进行轴向移动、旋转运动, 使之达到中径尺寸、粗糙度要求。用校对螺纹塞规来检测, 保证环规的中径尺寸、螺距和牙型角。在研磨的过程中, 由于环规复合运动的撞击, 虽提高了牙表面质量, 但环规出现锥度即喇叭口, 也使螺纹的牙型角有磨钝的
只需算出截形高度方向上的修正值, 宽度方向上的坐标值是不变的。
4结论
经实践证明, 用修正后的成型砂轮铲磨叶根铣刀型线后, 对其进行检验完全符合图纸要求, 用10∶1放大图检验, 型线的轮廓度在0.02mm以内。而且加工后的零件尺寸和形状精度高, 同一批加工件的尺寸和形状具有较高的一致性。 (编辑黄荻) 现象, 或者使牙型角出现不对称的问题。
为此, 我们将环规的加工工艺进行了整改。将传统的淬火前车螺纹的螺纹环规工艺, 改为淬火后车削螺纹, 直接达到螺纹环规的技术要求, 取消了研磨螺纹工序。
首先按环规的型式尺寸备毛坯料, 按环规的小径工序尺寸加工出孔径 (此序孔的尺寸需留出车孔的余量) , 即转入热处理淬火工序。淬火后, 首先在车床上车环规孔即环规小径, 孔的最终工艺尺寸按照螺纹环规小径尺寸, 以光滑塞规来控制尺寸。孔加工完成后, 继续在车床上用硬质合金刀具车削螺纹, 以保证螺纹环规的螺纹尺寸、牙型角等技术要求。
3 淬火后车螺纹环规的难点及刀具、车削参数的选定
淬火后车螺纹环规不同于普通的淬火件的加工, 属于小内孔螺纹加工, 要求刀头不能大, 刀杆刚性好。为了保证螺纹牙型角, 要求刀尖耐磨性好, 不能崩刃, 所以在刀具方面及切削加工中需解决一些难题。由于淬火钢硬度和强度较高, 产生的切削热量随即升高, 加工淬火钢的导热系数低, 螺纹车刀刀尖角较小, 则大量的切削热都集中于刀尖处, 故刀具极易磨损和崩刃。因此刀具材料的选择、刀具几何参数的确定、切削量的选择直接关系到淬火后车环规的质量。
3.1 刀具材料及刀杆选择
加工淬火钢的刀具材料要具有较高的耐热性、耐磨性和一定的抗冲击性。我们根据螺纹刀具几何参数等严格受限的条件分析, 最终选择了硬度较适中、强度较高的726硬质合金刀片, 车刀刀杆采用排刀式刀杆。
3.2 刀具几何参数的选定
只有根据具体的加工对象、加工材料的性能和刀具结构, 刀具系统刚性等选择刀具几何参数, 才能发挥刀具材料应有的性能。
(1) 刀具前角对切削过程影响较大, 为了保证刀具有较高的耐用性, 前角不能太大, 否则刃口强度太低, 易崩刃, 但前角太小, 切削容易变形, 切削温度和切削力都会增加, 按一般选用γ=0°~10°, 但考虑到螺纹牙型角是60°±12′, 因此选用γ=0°的前角。
(2) 刀具后角较大能减小后刀面的摩擦, 有利于提高刀具耐用度, 但加大后角又会使楔角减小, 切削中易出现崩刃现象, 因此后角不易过大, 一般淬火钢选用α=8°~12°, 因考虑到挑丝刀强度较差, 故选用α=10°。
(3) 刀具圆弧半径大小直接影响到刀尖强度和表面粗糙度, 一般选用R0.5~2mm, 因受螺纹底径尺寸的影响, 只能按照螺纹底径R0.12mm选用。
由于是螺纹加工, 所以主偏角、副偏角都遵循60°±12′牙型角的规定。
3.3 切削速度的选择
切削速度一般选用v=30~75m/min, 但考虑到刀尖强度过低和刀杆刚性不好的情况, 经反复实验, v=9~12m/min较好。
3.4 切削深度的选择
车螺纹时考虑到刀尖热负荷大、刀杆细而振动大的实际情况, 切削第一刀宜稍大一点, 随后的各刀中按dp=0.1mm、dp=0.05mm交替车削, 直至量规螺纹尺寸接近标准尺寸。然后采用反复光刀的方法, 目的是减少刀具振动, 提高牙型角精度和表面质量。
3.5 加工中应注意事项
避免二次装夹, 一次将螺纹尺寸加工至合格;为确保牙型半角精度, 装刀时用对刀仪严格对刀, 力求准确;对刀后可进行试切, 通过切削试棒, 检测试棒半角来核对装刀精度。
4 工艺改进后的优点
在切削过程中, 每项技术指标都有保障的条件:牙型角靠硬质合金的刀具角度保证;螺距误差依靠机床丝杠的精度保证;中径尺寸用校对塞规保证。这些都可以得到测量数据, 看得见、摸得着, 以此来进行计量基准尺寸传递, 可以更准确地保证螺纹环规的精度。此外, 为确保牙型角的几何精度, 我们用线切割加工出刀具角度, 并且通过调整反复切元 (磨元) 的方法, 不仅确保了刀具精度, 使刃口得到放电磁化, 同时还对刃口和其它表面用金刚石油石进行了研磨, 提高了加工表面质量, 确保牙型面的粗糙度要求, 提高了环规的使用寿命。另外无需再对螺纹进行二次加工, 防止了再次加工带来的干扰、破坏。
5 螺纹环规工艺路线改进的必要性
淬火后车螺纹避免了环规淬火变形的问题。淬火前车螺纹, 须将研磨时的研量留出, 淬火后易发生变形, 有时变形量非常大 (特别是大规格M140以上) 。一种变形是料缩, 环规孔变大, 研磨时没有了研磨余量, 使前功尽弃, 既造成浪费, 又耽误了工期;另一种变形是料胀, 环规孔变小, 从而使研磨余量加大, 不仅增加了劳动量, 还破坏牙型角。淬火后车螺纹可以更直接地看到淬火后的毛坯料是否有缺陷, 可否继续加工螺纹。淬火前加工螺纹, 淬火后如出现料裂, 无法进行研磨和使用, 成为废品。而淬火后车螺纹避免了这些弊端。
淬火后车螺纹还具有节能降耗的优点。淬火前车螺纹, 在车削螺纹后, 需要有样柱、研磨器等工装:车削螺纹留有余量的尺寸靠精车样柱保证, 每件环规需要6件样柱;研磨时, 每件环规需要4件研磨器;此外, 还需要多名研磨工人, 研磨工作不仅苦脏累还损害健康。而淬火后车螺纹, 不需要精车样柱和研磨器及研磨工人, 不仅解放了劳动力, 还节约了材料、减少了人员开支, 缩短了加工时间。最重要的是, 提高了环规的质量。
6 结论
通过螺纹环规工艺的改变, 使环规的加工效率提高了近3倍, 成本降低约30%, 合格率提高15%。特别是单件小批量生产时, 上述优势体现得更加明显。生产加工也比较灵活, 根据工期, 可随时调整产品加工, 更好地满足了用户的需求。
摘要：将螺纹环规加工工艺由淬火前车螺纹、研磨螺纹, 改变为淬后车螺纹, 提高了螺纹环规产品质量。
数控加工流道板的工艺改进 篇10
橡胶挤出机是用于挤出胎面、内胎、胶管和各种橡胶型条的橡胶机械。而流道板则是橡胶挤出机结构中的重要组成部分, 它决定了生产的胎面种类和规格。由于流道板的流道轮廓面要求有足够的加工精度和光洁度及装配质量, 而且3D型面结构复杂, 所以采用数控加工。流道板加工时, 要去除大量多余材料, 加工时间长, 而且因受到切削力、夹紧力、切削热及残余应力影响, 易产生变形, 很难保证流道板的加工精度和光洁度及装配质量。本文就此情况, 尝试一些新方法, 另辟蹊径, 以达到工艺要求和降低加工成本。
1 零件的加工工艺分析
选择典型零件 (以橡胶挤出机中的流道板为例, 如图3所示) , 流道板形状, 一般都是由主流道分出多条对称分流道的布局, 两侧厚中间薄且结构复杂, 容易产生较大的变形量。工件材料为45#钢, 设备为数控加工中心。
(1) 分析零件数模, 明确零件加工内容和技术要求。零件加工部位是底面、3D型面及周边轮廓 (如图3、4所示) , 加工时要去除这些部位的余量。
(2) 根据零件形状选择刀具。因为毛坯已调质处理, 加工部位余量较多和流道根部圆角 (最小圆角为R4) 较小 (如图4所示) , 所以选用经济性较好的机夹刀:粗加工选用准50圆鼻刀, 半精加工选用准25圆鼻刀, 精加工选用准20球刀和准50插铣刀, 清角加工选用准16、准12、准8的球刀。
2 零件的加工工艺制定
2.1 传统的加工工艺
工艺说明:加工3D型面和周边轮廓, 零件一般都直接放机床工作台上用压板压紧左右两侧 (如图2所示) , 对刀基准以工件分中找坐标。主要分以下两步:先避让压板位, 加工3D型面, 再移动压板加工压板位和左右两端面。因为是工件中间被去除了大部分余量, 当加工完成后才发现, 由于加工的刀具、紧固工具对材料的施力等, 被加工的材料内部在不断的积聚由此产生的内应力;同时, 内应力在不断积聚下企图释放。当积聚的内应力达到相当程度, 克服了材料的刚性, 改变了被加工件的形状, 产生了变形, 这样就造成了产品的不合格。而且毛坯件余量较大, 表面硬度较高, 直接使用数控机床加工, 刀具损耗量大, 加工成本也提高了。
其次, 如图4所示流道板的接触面与基准面 (底面) 不垂直, 或者精度不够都会直接影响模具的装配和使用。加工接触面时根据一般加工方法都采用深度加工方式, 先调用Ф50的圆鼻刀采用等高加工方式粗加工留0.3mm余量, 再调用Ф25的立铣刀同样采用等高加工方式精铣, 由于接触面贴紧工作台, 刀具走刀路径不可以往下延伸铣下去, 在加工时难免刀具会有让刀现象, 所以很容易会造成接触面和基准面 (底面) 不垂直。这种加工方法加工出来的流道板很容易出现质量问题, 直接影响下一步装配时不能正常使用。
在这种情况下, 我们尝试了一种新的方法。
2.2 改进后的加工工艺 (表2)
工艺说明:
(1) 下料采用仿形方式下料 (如图5所示) , 单边轮廓留5mm余量, 这样可减少加工量, 节约省加工时间。
(2) 毛坯件经过调质处理后表面硬度较高, 先使用普通铣床加工外形, 底面加工合 (作为加工3D型面的粗基准) 。周边轮廓留2mm余量, 再使用加工中心加工。这样就避免了毛坯直接使用数控机床加工而提高加工的成本。
(3) 使用立钻在工件底面钻、攻出4个M16的工艺螺纹孔 (如图3所示, 孔位须避开冷却孔及流道) , 装上等高垫板 (垫板上也按照工艺螺纹孔位钻出4个带沉头螺钉孔) , 用内六角螺钉锁紧 (如图6所示) 。这样就可以压住等高垫板, 一次性加工3D型面及周边轮廓了。而且避免了因直接压紧工件而产生变形, 所以这样的装夹方式较合理。
(4) 使用加工中心加工, 拉直工件长边, 再用压板夹紧等高垫板 (如图7所示) 。工件四周分中为XY轴坐标零点, 底面坐标为Z-1 (底面留1mm余量给精加工) 。粗加工———调用Ф50的圆鼻刀采用型腔铣削方法粗加工3D型面和周边轮廓 (如图4所示) , 留1mm余量作精铣。清角———调用Ф20、Ф16的球头铣刀为流道根部圆角清角。粗加工完并且清角到位, 为了让工件尽量释放应力, 避免精加工时因受到较大的切削力和切削热而使工件产生变形。
(5) 拆卸工件和等高垫板。由于毛坯已进行调质处理, 装夹比较合理, 工件整体变形量不会太大 (测试得知底面变形约0.3mm左右) 。精加工底面———把工件装到磨床上, 校平底面四周, 顶紧周边轮廓, 磨削加工底面, 见光即可, 保证平面度0.02mm。
(6) 拆卸工件, 清理干净, 装上等高垫板, 使用加工中心再加工, 拉直工件长边, 再用压板夹紧等高垫板 (如图8所示) 。设置好工件坐标。半精加工———调用Ф25的圆鼻刀采用等高铣削方法半精加工周边轮廓和3D型面, 留0.15mm余量作精铣。清角———调用Ф20的球头铣刀为流道根部圆角清角。精加工3D型面———调用Ф20的球头铣刀采用区域铣削方式以0.4mm的步距精铣3D型面到数模尺寸为准。清角———调用Ф16、Ф12、Ф8的球头铣刀清角 (步距参考前一把球刀) 确保夹角部位的残余量清除。最后加工接口面 (如图3所示) ———调用Ф50的插铣刀以0.3mm的步距3mm的退刀量精铣到尺寸, 这样就可以保证了接口面与基准面 (底面) 的垂直, 而且加工表面光滑, 有效保障了加工精度, 保证质量。
3结束语
通过改进后的加工工艺, 加工出的流道板完全满足工艺要求, 保证流道轮廓面的加工精度, 节省了加工成本。据厂家反应, 加工出来的流道板变形量很小, 接触面与基准面 (底面) 的垂直度很好, 装配起来不会有高底误差过大, 流道口型面配合精度高, 再也没有因应力变形而报废零件了, 得到了厂家的认可。
参考文献
[1]李德群.中国模具工程大典[M].电子工业出版, 2007.
[2]孙东杰.用数控加工技术改进锭盘工艺[J].金属加工 (冷加工) , 2008 (17) .