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        試析薄壁環(huán)形件零件加工變形的解決措施

        2011-10-08 12:11:24紀(jì)微微高克趙喆
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2011年24期
        關(guān)鍵詞:外圓半圓內(nèi)孔

        紀(jì)微微高克趙喆

        (沈陽黎明航空零部件制造有限公司,遼寧 沈陽 110043)

        1 前言

        為了更好的改善跑道B的潤滑功能,重新更改了結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的改變,使制造工藝的難度加大,零件的變形帶來的形位公差、尺寸公差的合格率很低,不能滿足零件的批量穩(wěn)定性。為了完成攻關(guān)任務(wù),我們從加工工藝路線、工裝、加工切削參數(shù)入手對其進(jìn)行了攻關(guān)研制,以便找到影響加工變形因素,使加工的零件符合圖紙要求。

        2 試析薄壁環(huán)形件零件加工變形措施

        跑道B零件工作環(huán)境比較苛刻,材料為40CrN-iMoA。40CrNiMoA是合金鋼的其中一種,也稱合金鋼,它是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上,適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素(總含量不超過5%)而制成的鋼種。化學(xué)成分見下表1:

        表1 ,40CrNiMoA的化學(xué)成分

        其中的Mo能細(xì)化晶粒,提高回火抗力,消除第II類回火抗性。40CrNiMoA鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和良好的淬透性,又具有抗過熱的穩(wěn)定性。調(diào)質(zhì)后,金相組織為索氏體或托氏體,加工難度很大。

        跑道B的主要的技術(shù)條件為:內(nèi)孔尺寸ф150.7+0.015,圓柱度為0.015mm.工藝磨加工外圓尺寸要求達(dá)到ф159.86-0.02,銑半圓槽深0.45+0.1.

        跑道B的原工藝路線如下:

        0毛料→1粗車內(nèi)孔外圓及端面→2半精車外圓及端面→3車外圓及端面→4精車內(nèi)孔外圓及端面→5穩(wěn)定處理→6磨端面→7磨內(nèi)孔→8磨外圓→9加工半圓槽(以后工序略)加工中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)狀調(diào)查

        2 加工中出現(xiàn)的問題:

        由于在加工跑道B過程中,磨削內(nèi)外園和銑半圓槽時(shí)零件變形,很難加工出合格的產(chǎn)品。

        根據(jù)跑道B零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是外圓直徑尺寸ф160,壁厚為4.5mm,若按原工藝內(nèi)容進(jìn)行加工,那么零件的尺寸精度和形狀公差根本達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。即零件變成橢圓形、半圓槽深度超差。由此可以看出加工工藝內(nèi)容、工裝等還存在著不完善的地方。所以要加工出滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品,就必須找出存在的問題進(jìn)行分析研究,以解決加工變形問題。

        3 原因分析

        根據(jù)實(shí)際加工產(chǎn)品的超差情況,經(jīng)過研究分析認(rèn)為影響加工變形的主要因素有:

        1)工藝路線合理性問題

        零件在磨削后,零件的形位公差、尺寸公差都能滿足技術(shù)條件要求。進(jìn)行下一道銑槽工序時(shí),因裝夾力、切削力共同作用,使得零件二次變形,破壞了磨削時(shí)的狀態(tài)。如果調(diào)整工藝路線由車—磨—銑變?yōu)檐嚒姟?,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)又不重合,加工精度被人為的加嚴(yán),出現(xiàn)了控制變形與內(nèi)控尺寸精度的矛盾。

        2)工裝問題

        a.工藝7、8工序磨加工內(nèi)外圓時(shí)由于無專用磨夾具,在用卡盤裝夾時(shí),零件產(chǎn)生夾緊力變形。

        b.工藝9工序銑加工半圓槽時(shí)由于夾具與零件配合便面間隙0.2~0.6過大,造成銑加工變形,半圓槽深度不合格。

        3)切削用量問題

        切削用量選用不合理,在零件加工時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力使零件變形超差。主要是磨削參數(shù)的選擇,冷卻方式的選擇。

        解決措施

        1)工藝路線的調(diào)整

        為了控制零件的變形,采取車—銑—磨的工藝路線,將銑半圓槽深0.45+0.1間接保證,即車加工時(shí)尺寸為ф160.06-0.05,銑槽槽深0.55+0.05。圖紙最終槽深0.45+0.1由磨加工ф159.86-0.05來保證,其尺寸鏈見圖1。調(diào)整完工藝路線后,因磨削應(yīng)力釋放的問題,在精磨內(nèi)外表面后,增加了自然失效工序。根據(jù)零件的實(shí)際測量試驗(yàn),自然失效48小時(shí),磨削應(yīng)力就減小到允許范圍內(nèi)。

        圖1 磨削尺寸鏈

        2)解決工裝裝夾應(yīng)力問題

        a制造7工序磨外圓夾具,夾具采用全表面內(nèi)漲結(jié)構(gòu),很好地解決了裝夾力的變形問題;

        b更改并返修了9工序銑工序夾具,保證零件與夾具配合間隙為過渡配合,保證了30個(gè)半圓槽的槽深0.55+0.05。

        c6工序磨內(nèi)孔的加工采用磁力盤安裝趙正來加工零件,這樣可減少零件安裝時(shí)的壓緊變形。

        3)選擇合理的切削用量

        在進(jìn)行7、8工序磨加工時(shí)選擇了相對較合理的切削參數(shù)以最大限度減少加工時(shí)的應(yīng)力變形.

        切削速度:60r/min

        進(jìn)給量:手動(dòng)控制小進(jìn)給量

        切削深度:0.005mm

        b在進(jìn)行9工序銑半圓槽時(shí)切削速度選定為118r/min、手動(dòng)控制小進(jìn)給量和小切削深度,這樣保證了銑加工時(shí)產(chǎn)生的變形,使半圓槽的深度滿足要求。

        5 效果檢驗(yàn)

        按新制造和返修后的工裝、增加的工序內(nèi)容、要求的切削用量進(jìn)行加工。30余件均符合了工藝7、8、9工序的規(guī)定尺寸要求ф150.7+0.015、ф159.86+0.02、0.45+0.1(30處)和形狀公差要求。保證了產(chǎn)品質(zhì)量。圓滿的完成了攻關(guān)內(nèi)容

        結(jié)果討論與分析

        通過反復(fù)的分析研究,并采取了上述行之有效的措施,解決了該零件在磨加工及銑加工時(shí)的變形問題,證明了此方案的合理性、可行性。也為以后加工同類零件積累了經(jīng)驗(yàn)。

        通過攻關(guān)解決了跑道B薄壁件變形的問題。在試驗(yàn)加工中,主要問題是夾具問題,現(xiàn)已通過實(shí)踐得到證明。此次攻關(guān)雖然取得了一些成績,但我們還要不斷的總結(jié)、改進(jìn)和提高,為今后薄壁件的研制工作起到一個(gè)好的借鑒作用

        結(jié)論

        通過我們的共同努力,找出了影響該零件加工變形的為主要原因并采取了相應(yīng)的解決措施,且措施行之有效。使各立項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定的要求圓滿的完成了。

        本次攻關(guān)的內(nèi)容。同時(shí)也在實(shí)踐中學(xué)到了一些實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn),為公司以后的攻關(guān)研究奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。通過攻關(guān)解決了跑道B在加工中易變形的難題。但有很多工作有待在以后的工作中去積累完善,使我們加工的產(chǎn)品在質(zhì)量上更高、更好。

        [1]編輯委員會(huì).中國航空材料手冊[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

        [2]李企芳.難加工材料的加工技術(shù)[M].北京:北京科技出版社,1992.

        [3]劉黨生.金屬切削原理與刀具[M].北京:北京理工大學(xué)出版,2009.

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