薄壁套零件的加工设计.doc

论文资源网wwwlwenzycom最专业的论文与设计资源学习分享平台论文写作指导QQ625880526薄壁套零件的加工设计内容摘要薄壁套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的该类零件的主要表面是内孔和外圆其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求内外圆之间的同轴度要求孔轴线与端面的垂直度要求薄壁套类零件壁厚很薄径向刚度很弱在加工过程中受切削力切削热及夹紧力等因素的影响极易变形导致以上各项技术要求难以保证针对这些问题本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法切削用量刀具几何角度等做了初步的探讨关键词薄壁套零件切削力刀具目录一绪论4545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545451二薄壁套的加工特点4545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545453一难加工的原因454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545453二薄壁套的车削与检测454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545453三减少薄壁套变形的措施45454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545453三减少薄壁套车削振动的措施454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545455一机床的调整与刀具选择45454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545455二防止变形的措施45454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545455四薄壁套类零件的加工分析4545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545456一加工实例45454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545457二加工实例45454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545459五参考文献454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454545454512论文资源网wwwlwenzycom最专业的论文与设计资源学习分享平台论文写作指导QQ625880526一绪论概述套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的该类零件的主要表面是内孔和外圆其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求内外圆之间的同轴度要求孔轴线与端面的垂直度要求薄壁套类零件壁厚很薄径向刚度很弱在加工过程中受切削力切削热及夹紧力等因素的影响极易变形导致以上各项技术要求难以保证针对这些问题本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法切削用量刀具几何角度等做了初步的探讨1设计内容及要求本次设计主要是针对薄壁零件的难加工问题进行设计从而设计出符合要求和合理的加工方法套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的该类零件的主要表面是内孔和外圆其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求内外圆之间的同轴度要求孔轴线与端面的垂直度要求薄壁套类零件壁厚很薄径向刚度很弱在加工过程中受切削力切削热及夹紧力等因素的影响极易变形导致以上各项技术要求难以保证力求设计出加工简单成本低操作简单的加工方法2加工方法的设计流程a明确薄壁加工方法设计要求b工况分析刀具角度切削用量c确定主要参数d编制设计图e选择和设计合理刀具f编制设计说明书二薄壁套的加工特点一难加工的原因大连广播电视大学薄壁套是薄壁类零件中比较典型的零件它的内外直径差非常小由于夹紧力切削力切削热内应力等诸多因素的影响加工难度比较大1薄壁套承受不了较大的径向夹紧力用通用夹具安装比较困难2薄壁套的刚性差在夹紧力的作用下极易产生变形常态下工件的弹性复原能力会影响工件的尺寸精度和形状精度3工件径向尺寸受切削热的影响大热膨胀变形的规律难以掌握因而工件尺寸精度不易控制4由于切削力特别是背向力的影响容易产生变形和振动工件的精度和表面粗糙度不易保证5由于薄壁套刚性差不能采用较大的切削用量因而产生效率低6对精密的薄壁套测量时工件承受不了千分尺等的测量压力可能出现较大的测量误差甚至由于测量不当造成废品二减少薄壁套变形的措施合理确定夹紧力的大小方向和作用点1粗精车采用不同的夹紧力粗车时夹紧力大些以使工件夹得牢固精车时夹紧力小些以减少工件的夹紧变形2正确选择夹紧力的作用点使夹紧力作用于夹具支承点的对应部位或刚性较好的部位并尽可能靠近工件的加工表面3改变夹紧力的作用方向变径向夹紧为轴向夹紧因为薄壁套轴向承载能力比径向大尽可能使夹紧力与切削力的方向一致这样可以减小夹紧力4增大夹紧力的作用面积将工件小面积上的局部受力变为大面积上的均匀受力可大大减少工件的夹紧变形1使用辅助支承使用辅助支承使用辅助支承可提供工件的安装刚性减小工件的夹紧变形2增加工艺筋有些薄壁套可在装夹部位铸出工艺加强筋以减少夹紧变形3工件在一次安装工完成对于胚料厚度的薄壁工件下料时可增加工艺长度使工件在一次安装中完成然后将工件切下车削时不可将工艺加长部分的内孔余量车去以保持夹持部分的刚度由于卡爪夹持部分较厚且工件安装次数少所以减少了工件的夹紧变形而且加工后工件位置精度较高4尽量减少切削力和切削热减少切削力特别是背向力和切削热能有效减少薄壁套的变形三合理选择车刀几何参数1根据工件材料适当增大前角可使车刀锋利排屑顺利减少切削与前刀大连广播电视大学面之间的摩擦减少切削力和切削热2增大刃倾角可使车刀的实际前角增大刃口圆弧减小提高工具的锋利程度从而减少切削力和切削热3根据薄壁套轴向承载能力比径向承载能力大的特点适当增大主偏角可以减小背向力从而减少工具变形4适当增大副偏角可减少副刀刃与工件之间的摩擦使切削热量减小5适当减小刀尖圆弧半径可减小背向力从而减小工具变形但刀尖圆弧半径不可过小否则将减小刀尖的散热面积1合理选择刀具材料工件材料的硬度强度冲击韧性延伸率等性能以及化学成分对刀具的耐用度影响很大若刀具材料选择不当将很快失去切削性能使切削力和切削热增加引起工件变形因此应选择与工件材料相适应的刀具材料2合理选择切削用量切削用量中队切削力影响最大的是背吃力量对切削热影响最大的是切削速度因此车削薄壁套时应减小背吃刀量和降低切削速度以减少切削力和切削热同时应适当增大进给量3充分浇注切削液浇注切削液可以迅速降低切削温度并减小摩擦系数减小切削力对于不宜使用切削液的材料可用压缩空气进行冷却4分开进行粗精车粗车后工件温度升高此时进行精车将产生较大的热变形因此粗车后应使用工件冷却后在进行精车5增加热处理工序消除残余应力铸造锻造及有焊接工序的薄壁套胚料内部组织失去平衡产生内应力会使工件产生变形对于这些工件必须在粗加工的前后进行适当热处理以消除内应力减小工件变形三减少薄壁套车削振动的措施由于薄壁套刚性太差车削时产生振动是难以避免的直径越大壁厚越薄的工件振动越严重车削振动会引起工件变形产生噪声使工件表面质量变差还会增加车刀磨损因此必须采取措施尽量减小工件振动大连广播电视大学一机床的调整与刀具的选择1调整机床机床主轴溜板刀架等部位的间隙过大易产生振动因此必须进行调整适当减少其间隙使各转动和滑动部位处于最佳运转状态2合理选择刀杆1在不影响车削的情况下尽可能增大刀杆横截面积缩短刀杆伸出长度以增加刀杆刚性2选择减振效果较好的弹性刀杆3合理选择车刀几何参数1选择适当的主偏角主偏角过小时切削面积增大易产生振动车内孔时主偏角不能过大尤其不能大于90度否则切削不稳定易产生振动2选择较小的刀尖圆弧半径和较短的修光刃可减小过度刃和修光刃参加切削的长度从而可减少振动3选择较小的后角可以起到阻尼减振作用4合理选择切削用量车削薄壁套时为了减少振动一般应选择较低的切削速度较小的背吃刀量和较大的进给量二防止变形的措施1选择合适的装夹方式同一工件若装夹方式不同引起振动的程度也不同例如采用开缝套筒扇形卡爪开缝胀套心轴液性塑料定心夹具波纹套弹性心轴等夹具以及使用辅助支承增加工艺筋等都可以不同程度地减小车削振动其中液性塑料定心夹具波纹套弹性心轴等减振效果较好而用卡盘普通心轴等夹具减振效果较差2使用吸振材料用软橡胶片软橡胶管泡沫塑料棉纱等软材料填充或包裹工件车削时有减少振动和消除噪声作用车削薄壁套外圆时可预先准备好软橡胶片卷成筒状塞入孔内当工件快速旋转时在离心力作用下橡胶片紧贴孔壁能够起到阻尼减振的作用如果工件低速旋转离心力不足以将橡胶片紧贴孔壁可以用钢丝制成的弹簧圈将橡胶片撑在孔壁上还可以就地取材用破布棉纱海绵等物塞入孔内亦大连广播电视大学可减少振动和噪声车削薄壁套内孔时可以将橡胶软管均匀地缠绕在工件外圆上或将橡胶片裹在外圆上然后用细绳扎紧也可减振3填充低熔点物质用填充低熔点物质的方法车削薄壁套不仅可以减少工件变形4薄壁套的检测1厚度的检测薄壁套的厚壁千分尺进行测量如果工作现场没有壁厚千分尺可以用外径千分尺配合钢球进行检测2圆弧误差的检测薄壁套的圆度误差可用圆度仪进行检测3圆柱度误差的检测在生产车间常用检测圆度误差的两点法或三点法检测圆柱度误差当被测轮廓为奇数棱圆时用三点法测量四薄壁套类零件的加工分析一加工实例工件装夹方法薄壁类零件在加工过程中如果采用普通装夹方法会因为产生很大的变形而无法保证加工精度图套筒夹紧变形误差故薄壁类零件的装夹一般应增大工件的支承面和夹压面积或增加夹压点使之受力均匀并减小夹压应力和接触应力必要时可增设辅助支承以增强工件的刚性具体措施如下采用工艺夹头装夹车削时在坯料上预留一定的夹持长度在工件完成内孔外圆及端面的加工后切掉这样不但防止了工件产生太大变形而且保证了内孔外圆及端面间的位置精度但这种方法在应用中有局限性而且会造成材料的浪费增加夹压点或夹压面积通过增加夹压点或夹压面积减小零件的变形或使变形均匀化如采用专用卡爪或开口过渡环装夹采用液性塑料自定心夹头或弹簧夹头装夹采用传力衬垫装夹等变径向夹紧为轴向夹紧使夹紧力作用在刚度较大的轴向避免了径向发生大的变形大连广播电视大学切削用量的选择为减少工件振动和变形应使工件所受切削力和切削热较小在切削过程中产生的切削力可以分解为三个分力主切削力进给抗力吃刀抗力切削力的经验公式为其中吃刀抗力作用在机床和工件刚度最差的方向上容易引起切削振动和工件的弯曲变形影响加工精度和工件表面质量切削热计算公式为从以上两式中可以看出切削用量应该选较小值但考虑到生产率及加工塑性材料时避开积屑瘤的影响等一般背吃刀量和进给量取较小值而切削速度取较大值从式中可以看出切削速度增大后产生的热量会增多但同时工件与刀具的相对运动速度也提高使热量来不及传到工件上而大部分被切屑带走因此对加工的影响并不会增大刀具角度的选择加工薄壁类工件的刀具刃口要锋利一般采用较大的前角和主偏角但是不能太大否则会因刀头体积的减小而引起强度刚度下降散热性能变差最终影响加工精度刀具角度的取值与工件的形状材质以及刀具自身的材料有关二加工实例加工如图所示的薄壁套除了图中所示的要求外内外圆还有的同轴度公差夹具设计加工可以先加工内孔和一个端面此时留较大的余量采用开口过渡环装夹在最后一道工序中采用如图所示的夹具装夹加工外圆该夹具的核心元件是弹性套在心轴上装有一对锥套和拧动螺母使其向右移动时锥套给弹性套一个径向力将工件胀紧反方向拧动时工件松开其中定位销和是防止弹性套与锥套以及锥套与心轴之间的相对转动该夹具使夹紧力均匀作用在工件的内表面上不但减小了工件因变形而引起的加工误差而且因为消除了径向间隙而提高了定位精度能够很好地保证内外圆的同轴度要求图薄壁套心轴锥套定位销工件弹性套螺母图弹性心轴刀具几何参数的选择如图所示大连广播电视大学图刀具几何参数精车切削用量的选择见附表通过实际切削加工表明用以上的夹具装夹变形较小能够保证形状及同轴度的要求刀具几何参数及切削用量的选择也较为合理工件的各项要求均有明显的提高参考文献1杨培元朱福元液压系统设计简明手册北京机械工业出版社1999122张利平液压气动系统设计手册北京机械工业出版社199763刘新德袖珍液压气动手册2版北京机械工业出版社200414吴宗泽罗圣国机械设计课程设计手册2版北京高等教育出版社19995严金申张培生液压传动北京国防工业出版社1979126中国石油物资公司轴承手册北京石油出版社19917张云电薄壁缸套生产技术北京国防工业出版社2001118王成焘倪剑勇倪学海滚动轴承的配合与装拆工艺北京机械工业出版社199339叶君实用紧固件手册北京机械工业出版社2002910成大先机械设计手册液压传动篇北京化学工业出版社2004111成大先机械设计图册北京化学工业出版社2004112成大先机械设计手册联结与紧固篇北京化学工业出版社2004113赵应樾常用液压缸与其修理上海上海交通大学出版社199614BBMuvdiJWMcNabbEngineeringMechanicsofMaterialsNewYorkMacmillanPublishingCoInc1973大连广播电视大学15CyrllDonaldsonGeorgeHLeCalnToolDesignNewYorkMcGrawHillBookCompany1979