薄壁管件内胀式车削工装设计.docx

薄壁管件内胀式车削工装设计【摘要】本文针对某一设备上的关键零件设计为一种薄壁管件结构形式壁厚较薄加工过程中在交变切削力（特别是径向切削力）的作用下薄壁筒类零件容易变形和产生振动因而很难控制其加工精度。为了进一步保证其加工精度进行了车削工艺分析针对薄壁管件容易装夹变形在车削加工中也容易受力变形的难题研制高精度内胀式车削工装解决了薄壁管件车削加工中出现的技术难题。【关键词】薄壁管件；内胀式车削工装；设计0引言薄壁管件在机械加工中定位难度大装夹、加工变形严重要保证高的加工精度在机械加工领域中是一项难题。主要有以下难题：（1）工件弹性模量较小由于弹性模量小在外力（切削力和夹紧力）的作用下容易产生较大的弹性变形使工件很难获得较高的加工精度并且加工过程中会引起已加工表面和刀具后刀面之间的剧烈摩擦从而加快刀具的磨损并引起振动在工件壁厚很薄的情况下表现更加明显。（2）易产生振动在交变切削力（特别是径向切削力）的作用下薄壁管件容易产生受迫振动和自激振动当振动频率与薄壁筒类零件的固有频率接近时会产生不利于加工的共振现象在被加工表面留下振动痕迹影响工件的表面粗糙度和尺寸精度。有一种薄壁类零件筒体厚度约为0.50mm在自然状态下呈不规则的椭圆状设计需在该筒体中部加工厚度为0.20mm的环形带装夹定位难度非常大无法采用常用方法设计专用夹具需要针对零件特点设计专门的夹具来解决零件加工过程装夹的难题。针对加工中出现的上述问题开展了薄壁管件的加工工艺研究首先进行内胀式车削工装的研制。1加工工艺分析该零件原工艺中采用磨削加工的方法加工中间超薄壁部位工件表面质量直接由砂轮修磨后的砂轮表面质量决定同时成型磨削力较大引起的磨削热易使工件产生变形、烧伤等。同时由于薄壁管件硬度低和刚性差导致加工过程中受切削力的影响易产生较大的变形因此提高零件质量就要从这些方面入手。可通过以下措施优化薄壁管件的加工工艺：1.1合理选择切削参数在零件刚度一定的情况下可以通过减小切削力来减少零件的变形。切削力的大小与背吃刀量、进给量大小成正比关系可减少进给量和背吃刀量来减小切削力从而减少工件的变形提高加工精度。1.2合理选择刀具切削加工中切削力的大小将直接影响薄壁管类零件的变形情况。因此可通过选择合理的刀具几何参数来尽量减少加工时的切削力。选择时应主要考虑以下几个方面：为减少工件的弯曲方向的变形刀具的主偏角应选择较大的以减少径向切削分力；为减少切削力应选择较大前角的；刀具安装时应保证略高于工件中心线使刀具后刀面与工件表面轻微接触以利于减小工件切削时产生的振动提高切削过程的平稳性从而保证加工尺寸精度和表面质量。1.3合理的设计装夹方式薄壁管件加工时装夹方式的选择尤其重要选择合理的装夹方式可有效的减少工件装夹变形及在切削加工时受切削力引起的变形常规的薄壁管件装夹均采用芯轴法。即在加工外径时根据薄壁管件内径尺寸设计一种内撑的芯轴与薄壁管件内腔形成配合在加工外圆时起到支撑作用同理加工内腔时则根据外径尺寸设计一种套筒包裹在工件外部加工内径时起到支撑作用。这种工装的缺点是芯轴（套筒）配合部位的尺寸是固定的当工件尺寸在公差范围内有变化时较难保证设计工装时要求的配合间隙针对这一问题本文创新的设计出了一种装夹部位尺寸可以微调从而保证配合间隙的夹具下面进行详细介绍。综合考虑磨削加工和车削加工的切削机理异同点采用数控车削的加工方法可有效去除传统磨削加工带来的热烧伤加工缺陷。因而工艺考虑使用现有高精度数控车床解决磨削加工工艺容易烧伤薄壁管件的问题；并且配合薄壁管件车削工艺设计精密内胀式专用夹紧装置解决超薄件壁件加工定位难、工件容易因装夹产生变形的问题；并通过系统试验寻找到通过有效途径控制涨紧力的方法减小由于涨紧力过大或者过小引起的变形。2内胀式车削工装的结构设计对于薄壁管件夹紧力、车削力对工件成型精度（包括：尺寸、圆度、表面粗糙度等）影响很敏感。为了保证薄壁管件较高的加工定位精度并尽量减小工件装夹时的变形创新的研究设计整圆式定位涨紧的方式避免在加工中出现车漏定位准确度低装夹工件变形大的问题同时设计芯轴为两端加工高精度的带护锥的加长中心孔车削加工时工装在机床上采用两端顶住中心孔的方式装夹以提高芯轴本身在机床上的定位精度。内胀式车削工装的是设计原理是是利用胀套径向的变形量对工件进行胀紧保证与每个工件都能有合理的配合间隙并对工件产生胀紧力。胀紧力作用在工件与胀套之间并产生摩擦力大于切削力时加工中使工件与芯轴保持一体状态在车床上进行旋转以保证车削加工的可靠性。如图1工装主要