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        薄壁零件車工加工工藝的實踐研究

        2020-06-08 21:39:34李能宋江兵
        關(guān)鍵詞:薄壁零件車工加工工藝

        李能 宋江兵

        摘?要:隨著科技和社會的快速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用到了越來越多薄壁零件,但是,車工加工中卻因各種因素導(dǎo)致加工質(zhì)量不如人意。薄壁零件具有重量輕、結(jié)構(gòu)密、材料省優(yōu)點,受到人們的廣泛歡迎,如何用更好車工加工工藝來保障加工質(zhì)量,成為工程師和車工工人需要重視問題?;诖耍疚膶Ρ”诹慵嚬ぜ庸すに囌归_研究和探討,希望對大家有所幫助。

        關(guān)鍵詞:薄壁零件;車工;加工工藝

        從某種意義上來講,薄壁零件代表著一個國家現(xiàn)代加工能力,是制造業(yè)核心技術(shù)競爭力的代表。不可否認的是,薄壁零件在加工中經(jīng)常出現(xiàn)不合格產(chǎn)品,造成了很大浪費。因此,有必要分析和研究薄壁零件加工工藝,優(yōu)化加工過程中的方法,進而解決加工中遇到的問題,確保薄壁零件加工質(zhì)量和精度,提高零件制造的合格率。

        一、薄壁零件的概念

        薄壁零件,顧名思義最顯著特點就是壁薄,還有強度差、抗變形能力低特點。在實際加工過程中,薄壁零件受到自身結(jié)構(gòu)、裝夾、變形等因素影響,很容易在加工中出現(xiàn)變形、難以有效控制尺寸,對加工過程有著很高的要求。

        二、影響薄壁零件加工的因素

        一般來說,薄壁零件有腹板和側(cè)壁組成,在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛應(yīng)用,但因具有較高難度,加工過程中要考慮的影響因素,主要包括以下幾個方面:

        1.零件結(jié)構(gòu)因素

        在機加工過程中,薄壁零件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)都會對加工過程產(chǎn)生一定影響,如果材質(zhì)強度較低和結(jié)構(gòu)工藝性較差,那么很容易在加工過程中中產(chǎn)生尺寸超差,甚至廢品。當(dāng)材質(zhì)較差或與加工刀具不匹配時,薄壁零件很難承受刀具切削力、切削熱,零件會產(chǎn)生很大變形。此外,零件結(jié)構(gòu)也會影響到加工過程,結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性缺失容易在加工中出現(xiàn)斷裂等問題,直接造成零件報廢。

        2.裝夾因素

        一般來說,裝夾對零件的影響主要有兩個方面,一是裝夾位置;二是夾具與工件接觸面積。

        (1)裝夾位置的影響。在加工中,為了確保加工成形,不影響零件加工過程,裝夾中夾具裝夾位置往往距離加工位置有一定距離,但是,如果考慮到薄壁零件一體性,假如裝夾點遠離加工面導(dǎo)致加工中刀具與非加工面碰觸,非加工面受到切削力作用,從而出現(xiàn)加工面增大、非加工部位出現(xiàn)扭曲的現(xiàn)象,影響到加工質(zhì)量,因此,加工前務(wù)必選擇好夾具與薄壁零件的接觸位置。

        (2)夾具與工件接觸面積較小。在加工過程中,夾具與薄壁零件接觸面積大小直接決定了夾具在加工中是否穩(wěn)固。在很多加工過程中,由于錯誤選取接觸面積較小的夾具導(dǎo)致夾具與工具接觸面積較小,在加工過程中無法保證薄壁零件穩(wěn)定,導(dǎo)致刀具在接觸加工面過程出現(xiàn)晃動、位移等現(xiàn)象,特別是在數(shù)控加工過程中,刀具切削產(chǎn)生的振動力導(dǎo)致切口偏移,零件精度和質(zhì)量無法滿足設(shè)計要求,成為殘次品。

        3.變形因素

        薄壁零件在高轉(zhuǎn)數(shù)的切削加工中很容易發(fā)熱,加工中因零件發(fā)熱導(dǎo)致加工精度下降,進而成為不合格產(chǎn)品。究其原因在于,薄壁零件無論是在進行粗加工還是精加工時都會產(chǎn)生不通程度的切削量,而切削中會產(chǎn)生熱量導(dǎo)致薄壁零件容易出現(xiàn)變形,自然也無法保證精度符合要求。此外,部分難加工材料需要通過熱處理工藝來進行軟化,然后再選擇合適刀具和工藝來進行車工加工,雖然理論上來講零件恢復(fù)到自然溫度后即可加工。但是,熱處理過程破壞了零件內(nèi)部應(yīng)力,冷卻中卻無法找到新的應(yīng)力平衡狀態(tài),進而導(dǎo)致加工中出現(xiàn)應(yīng)力變形現(xiàn)象。

        三、改進薄壁零件在車工加工中的工藝措施

        從上述分析來看,我們發(fā)現(xiàn)薄壁零件在加工中存在著很多問題,結(jié)合實際問題要從以下幾個方面進行改善,確保零件符合設(shè)計和加工要求。

        1.改善零件設(shè)計

        針對薄壁零件在加工中因結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)的問題,工程師在設(shè)計前要與操作工人進行討論,避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)工藝性問題。加工前,先要確認薄壁零件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)參數(shù),在精確測量無誤后根據(jù)理論計算機械加工中出現(xiàn)的切削力、切削熱,看材料是否能夠經(jīng)受住刀具在加工中產(chǎn)生的作用力。如果遇到特殊情況,可以采取其它工藝形式來進行加工,而不是一味地采取車削加工方式。此外,零件設(shè)計過程中也要考慮到機加工過程,設(shè)計中盡量避免出現(xiàn)材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與刀具不匹配現(xiàn)象,從而更好地控制加工過程中產(chǎn)生的切削力和切削熱。

        2.重視零件裝夾

        針對上述討論中,零件裝夾中出現(xiàn)的問題,提出以下對策:(1)裝夾位置不當(dāng)?shù)拇胧?,選擇裝夾點時,先要選好等待加工的位置和范圍,在邊緣位置來選擇裝夾點。結(jié)合裝夾要求,確保裝夾范圍符合理論要求,在裝夾點下方設(shè)置支撐點,從而避免上下位移現(xiàn)象的出現(xiàn),為后續(xù)順利加工做好鋪墊。(2)針對夾具與工件接觸面積較小的問題,先要依據(jù)零件大小來選擇夾具規(guī)格,簡單而言待加工零件和面積大要合理選取較大夾具,如果單一夾具無法滿足上述要求可以采取多夾具共同夾緊方式。此外,夾具與零件接觸面積越大,相應(yīng)軸向加夾力也應(yīng)有所增加,確保工件被完全夾緊,避免出現(xiàn)加工過程中打滑影響加工質(zhì)量問題。

        3.控制加工變形

        在零件加工中,出現(xiàn)變形的一大原因在于受熱,因此,制定合理加工工序以及切削量顯得非常重要。企業(yè)要在分析薄壁零件在加工中受熱規(guī)律基礎(chǔ)上來掌握變形規(guī)律,防止零件加工中出現(xiàn)變形問題。在加工中,每一次加工完成后,適度采取多種方式來降低刀具和零件溫度,使用高速切削方式來加工薄壁零件,一方面降低切削力,另一方面降低加工時溫度,防止出現(xiàn)熱應(yīng)力。

        針對熱處理后應(yīng)力變化而導(dǎo)致的變形問題,企業(yè)要重視熱處理中的規(guī)范要求。在熱處理過程前,針對需要校直零件將其進行校直,采用壓平裝置實現(xiàn)矯直。在熱處理過程中,工程師要依據(jù)薄壁零件的材質(zhì)、厚度來設(shè)計熱處理過程,進而提升零件內(nèi)部的應(yīng)力穩(wěn)定性,消除變形影響。此外,對于澆筑件,以時效處理方式來降低內(nèi)部的殘余應(yīng)力,確保加工過程中不出現(xiàn)較大變形。

        總之,經(jīng)濟快速發(fā)展要求制造業(yè)企業(yè)提升薄壁零件加工質(zhì)量,要結(jié)合自身優(yōu)勢和生產(chǎn)實際條件來完善薄壁零件機加工工藝,通過對加工工藝進行分析和優(yōu)化來提升薄壁零件加工質(zhì)量和效率,帶動內(nèi)部整體加工工藝的提升,從而生產(chǎn)出表面質(zhì)量好、成本低、符合現(xiàn)代加工工藝要求的薄壁零件,使產(chǎn)品在激烈市場競爭中立于不敗之地,增加企業(yè)經(jīng)營效益。

        參考文獻

        [1]?王心怡.分析薄壁零件數(shù)控加工工藝質(zhì)量改進方法[J].內(nèi)燃機與配件,2018(20).

        [2]?周敏,魏加爭.一種薄壁零件數(shù)控車工加工工藝[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2011(12).

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