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时间:2021-03-21
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1、学无止境金属密封圈加工工艺论文1金属密封圈的加工技术分析根据图纸要求,密封圈的材料采用45号钢,该材料属于中碳调质结构钢,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性,具有较高的强度和较好的切削加工性能,调质处理后零件具有良好的综合机械性能,应用极为广泛。在原加工工艺中,根据板材的厚度规格,毛坯选用14mm厚的板材,采用等离子切割,加工成外径为Φ420mm,内径为Φ320mm的圆环。根据金属密封圈的结构,加工分为车削和铣削两部分完成。首先利用数控车床完成密封圈的主体结构,包括正、背端面和内、外圆的加
2、工;其次,利用立式加工中心的铣削功能,完成沉孔和通孔的加工。从原工序可以看出,夹具均采用了三爪卡盘,首先利用数控车床进行正面加工时,正爪撑持毛坯的内孔,实现了正面和外圆的加工;其次,在反面加工时,反爪抱持已加工完成的外圆,实现工件反面和内孔的加工;最后,三爪卡盘安装于加工中心工作台,正爪撑持工件内孔,完成后续通孔和沉孔的加工。2影响因素分析根据图1中金属密封圈的结构,通过对原加工工序及检测数据分析,可以排除加工设备和刀具的影响,而推断出夹具和密封圈的结构是产生问题的主因,导致加工精度达不到要求,具体影响
3、因素如下:(1)金属密封圈结构影响因为密封圈直径为410mm,厚度仅为10mm,径向远大于轴向尺寸,该工件在车削过程中易受内应力的影响,发生翘曲变形,造成圆跳动误差。(2)夹具自身误差的影响通常使用的三爪自动定心卡盘使用久了,随着卡盘的磨损,三爪会出现喇叭口状,三爪也会慢慢偏离车床主轴中心,造成三爪定心误差增大,加工工件的形位公差随之增大,导致工件达不到精度要求。(3)夹持方式影响3学无止境在采用三爪卡盘夹持方式车削密封圈的正面时,工件的背面则紧贴三爪的台阶,但三爪的台阶宽度仅为20~30mm左右,反面
4、其他部位则为悬空状态,这样会使得车床主轴在旋转一周时,端面刀车削正面过程中三次接触牢靠,悬空部位则存在让刀现象,导致工件振动,伴随着很强的噪音,影响了表面质量。另外,三爪的夹持力集中在与三爪接触的工件局部位置,导致工件变形,微观上内、外径均不是一个圆,且直接造成了工件沿径向、间接轴向变形。(4)钻孔力的影响在加工中心上钻孔时,因工件反面是三爪台阶支撑,大部分孔位处于悬空状态,钻头垂直向下钻削工件,受钻头向下力的影响,致使工件变形。3新加工工艺设计根据以上所述,受密封圈自身结构的影响,夹具是造成工件加工精
5、度达不到图纸精度要求的关键因素。为了解决圆跳动超差问题,提高加工效率,设计了新的夹具且制定了新的加工工艺。加工设备不变,工序1~14为车床加工环节,工序15~17为加工中心加工环节,与原加工工艺相比,主要是使用夹具的变化:(1)工序1、12和15均采用了如图2的夹具,该夹具由三个台阶的圆盘,直径分别为Φ408mm、Φ330mm、Φ60mm,三等分铣削后分别安装于三爪卡盘上。在车床加工环节,工件安装后的情形,在加工中心加工环节,夹具安装如图4所示。夹具的Φ330mm圆撑住工件,Φ408mm圆端面紧贴工件的
6、反面,实现外圆和端面的车削,以及钻孔铣削功能。采用夹具的目的,加大了工件夹持轴向(端面)和径向(内、外圆)的接触面,解决了影响因素对工件的影响。(2)该夹具由外径为Φ440mm、型腔直径Φ410mm的圆盘,三等分铣削后分别安装于三爪卡盘上。安装后用于抱持已加工的工件外圆,加工工件的内圆,此夹具的目的同上。(3)增加了工序9和12,工序9是在抱持夹具内夹圆棒时对型腔Φ410mm的圆进行车削,工序12是在撑持夹具Φ60mm台阶套住圆环时,对Φ330mm外圆进行车削,目的是为了消除三爪卡盘内的拨盘内圆与中心轴
7、的间隙,解决了夹具自身误差。4结语3学无止境针对大型金属密封圈的加工误差分析,提出了影响精度的关键因素是密封圈自身结构所限,采用了不合理的夹具所致。通过设计新夹具且制定新的加工工艺,虽然加工工序有所增加,但加工出的密封圈精度得以明显提高,达到了图纸要求。完成了既定的生产目标,取得较大的经济效益。3
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