薄壁零件加工方法和工艺分析.docx

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薄壁零件加工方法和工艺分析

薄壁零件的工艺分析及加工方法

单位名称：

陕西长岭电子科技有限责任公司

作者：

安小康

2017年3月2日

薄壁零件的工艺分析及加工方法

作者：

安小康

职业技能鉴定等级：

二级

单位名称：

陕西长岭电子科技有限责任公司

单位地址：

宝鸡市渭滨区清姜璐75号

2017年3月2日

摘要………………………………………………………………………1

关键词……………………………………………………………………1

1工艺方案分析…………………………………………………………2

1.1薄壁零件图…………………………………………………………2

1.2零件图分析……………………………………………………….2

1.3确定加工方法…………………………………………………….…2

2工件装夹……………………………………………………….3

2.1定位基准选择………………………………………………………3

2.2确定零件定位基准……………………………………………….3

2.3装夹方式选择………………………………………………………3

2.4确定装夹方式……………………………………………………3

3刀具和切削用量选择…………………………………………………3

4零件加工………………………………………………………………5

5加工注意事项…………………………………………………………7

5.1安全文明生产………………………………………………………7

5.2刀具的选择…………………………………………………………7

5.3削用量的要求………………………………………………………7

6影响薄壁加工因素及解决方法………………………………………8

6.1受力变形……………………………………………………………8

6.2受热变形……………………………………………………………9

6.3振动变形……………………………………………………………9

总结…………………………………………………………………10

参考文献………………………………………………………………11

摘要

薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。

但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。

薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。

薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等工艺分析方面进行试验，合理的选择加工方法从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。

关键词：

薄壁工件工艺分析程序编制加工方法

1工艺方案分析

1.1薄壁零件图

1.2零件图分析

该零件图是薄壁套类零件由外圆、内孔、外螺纹组成。

尺寸标注完整，表面粗糙度为1.6，选用毛坯是45号钢。

毛坯尺寸Φ35mm×50mm,表面无热处理等要求。

1.3确定加工方法

确定加工方法的原则是保证加工表面加工精度和表面粗糙度。

薄壁类零件应按粗、精加工工序。

薄壁件通常需要加工工件的内、外表面。

内表面的粗加工和精加工都会导致工件变形，所以应按粗精加工分序。

内外表面粗加工后，再内外表面精加工，均匀的去除工件表面多余部分，这样有利于消除切削变形。

加工方法多种多样，应结合零件的形状，尺寸，位置，选择合理快捷的加工方法。

尺寸公差要求较高，公差值较小。

取其基本尺寸加工编程便可。

2工件装夹

2.1定位基准选择

定位基准选择极为重要，他影响到工件加工的尺寸，位置精度从而影响到工件整体的加工质量。

2.2确定零件定位基准

根据基准重合原则以工件左端面或者右端面作为定位基准

2.3装夹方式选择

为了防止工件在切削力的作用下，发生位移偏动。

影响工件的位置精度，加工质量甚。

至损害刀具机床以及操作安全，合理的装夹具有重要意义。

2.4确定装夹方式

装夹方法：

先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工内孔工件精度要求。

3刀具和切削用量选择

切削用量公式：

Vc=πdn/1000（m/min）

N≤1200/p-k

式中Vc------切削速度，单位m/min;

d-------切削刃上选定点处所对应的工件或道具的回转直径，单位mm;

n------工件的转速，单位为r/min;

P------被加工螺纹螺距，单位为mm;

K------保险系数，一般为80;

表3-1工件加工道具卡片

序号

刀具号

刀具名称

加工表面

1

T1

硬质合金90度放型车刀

粗、精车外轮廓

2

T2

硬质合金端面45度车刀

粗、精车端面

3

T3

硬质合金镗孔刀

粗镗孔

4

T4

硬质合金镗孔刀

精镗孔

5

T5

Φ25麻花钻

钻孔

表3-2工件加工工序卡片

序号

工步内容

刀具号

主轴转速

进给速度

1

Φ25麻花钻钻通孔

T0505

500

0.1

2

卡盘夹住Φ35外圆，粗加工内孔Φ28留余量0.5mm，Z-41处，多车1mm防止有截刀痕。

T0303

800

0.15

3

精加工内孔，至尺寸要求

T0404

1000

0.1

4

卸下工件，将工件套在芯棒上粗车右端外圆台阶Φ29,Φ30ｚ－４１留精车余量0.5mm

T0101

800

0.15

5

精车外圆Φ29,Φ30至尺寸要求

T0101

1000

0.1

表3-3切削用量选择

项目

主轴转速s/（r/min）

进给量f/（mm/r）

背吃刀量ap/mm

粗车外圆

800

0.15

1.5

精车外圆

1000

0.1

0.2

粗车内圆

600

0.15

1.5

精车内圆

800

0.1

1.5

4零件加工

零件主要由外圆台阶，内孔，螺纹组成。

编程如下：

O0011内孔加工

T0303

M03S800

G00X23Z2

G71U1R0.8

G71P10Q20W0U-0.5F0.15

N10G00X23

G01Z0

X28

Z-41

N20G01X23

G00X100

Z100

M05

M30

T0404

M03S1000

G00X23Z2

G70P10Q20F0.1

M05

M30

O0022外圆加工

T0101

M03S800

G00X37Z2

G71U1R0.8

G71P10Q20U0.5W0F0.15

N10G00X29

　　G01Z0

　　　Z-41

N20G01X37

G00X100

Z100

M05

M30

T0101

M03S1000

G00X37Z2

G70P10Q20F0.1

G00X100

Z100

M05

M30

5加工注意事项

5.1安全文明生产

加工过程中必须遵守安全文明生产准则，不得戴手套操作机床。

戴好防护镜，女生应戴工作帽。

5.2刀具的选择

加工孔的车孔刀杆悬伸距较大,刚性差,容易产生振动,并在径向分力的作用下,容易发生让刀现象,影响加工孔的精度。

因此加工薄臂零件孔时应尽可能增加刀杆的刚性。

同时,为了容易排屑,应在车刀前面开有断屑槽或卷屑槽,在合适的刃倾角下控制切屑排出的方向。

?

5.3切削用量的要求

薄壁零件车削时变形是多方面的。

装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。

从《金属切削原理》中可以知道：

背吃刀量ap，进给量f，切削速度V是切削用量的三个要素。

所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些；精加工时，背吃刀量一般在0.2―0.5mm，进给量一般在0.1―0.2mm/r，甚至更小，切削速度6―120m/min，精车时用尽量高的切削速度，但不易过高。

6影响薄壁加工因素及解决方法

工件在装夹时,应减小夹紧力对零件变形的影响通常的做法是在薄臂环处增设一个开口过渡环,减小夹紧误差,提高加工精度。

为减小夹紧变形,可以使夹紧位置选在刚性较强的部位,或采取轴等同周期夹紧的办法,以减小径向变形,或在零件上制出加强刚性的辅助凸台作为夹紧部位,在加工完成后再切除。

加工较长的套筒类零件或深孔时,可以先加工外圆表面,再以外圆定位来加工深孔。

加工这类零件时,由于零件较长,所以在装夹加工时,应采取一些特殊的工艺措施,防止孔轴心线偏斜,影响位置精度。

对加工精度要求较高的薄壁类零件，应把粗加工、半精加工、精加工分开进行。

粗、半精、精加工分开，可避免因粗加工引起的各种变形，包括粗加工时，夹紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后内应力重新分布引起的变形。

?

内应力是引起零件变形的主要因素，为了防止零件的变形，除应严格地进行材料的热处理，使工件具有较好的组织外，在粗加工、精加工之间，最好增加一道去应力工序，以最大限度的消除工件内部的应力。

6.1受力变形

因工件较薄在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。

减小受力变形方法:

增加装夹接触面?

开缝套筒或?

一些特制的软卡爪。

使接触面增大，让夹紧力均布在工件上，从而使工件夹紧时不易产生变形。

应采用轴向夹紧夹具车薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，所示轴向夹紧方法。

工件靠轴向夹紧套（螺纹套）的端面实现轴向夹紧，由于夹紧力F沿工件轴向分布，而工件轴向刚度大，不易产生夹紧变形。

?

增加工艺肋?

有些薄壁工件在其装夹部位特制几根工艺肋，以增强此处刚性，使夹紧力作用在工艺肋上，以减少工件的变形，加工完毕后，再去掉工艺肋。

6.2受热变形

因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。

减少受热变形方法:

用高速钢刀具粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时，中、低速精加工时，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命硬质合金刀具，粗加工时，可以不用切削液，必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注；精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当提高其润滑性能在车削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力，刀具的耐用度得到提高，同时也保证了零件的加工质量。

6.3振动变形

在切削力（特别是径向切削力）的作用下，很容易产生振动和形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

控制或减小振动的途径:

自激振动与切削过程本身有关，也与工艺系统的结构性能有关。

因此控制自激振动的基本途径是减少或消除激振力。

合理选择切削用量：

车削加工在速度V=20~60m/min时容易产生自振，高于或低于此范围则振动减弱。

因此，在精密加工时宜采用低速切削，一般加工宜采用高速切削。

进给量f增大，自振强度下降。

总结

根据本文的薄壁件工艺分析以及加工方法，能够合理的掌握切削用量、刀具、夹具的选择。

解决实际加工中遇到的薄壁件问题，保证加工质量和尺寸精度，提高工作效率，对加工生产具有重要的参考意义。

参考文献：

（1）熊显文，数控加工技术，北京：

化学工业出版社，2008

（2）刘伟雄，数控加工理论与编程技术，北京：

机械工业出版社1996

（3）赵玉刚等，数控技术，北京：

机械工业出版社，2003