单位文秘网 2021-07-04 01:21:03 点击: 次
摘 要 通过分析工艺系统误差及工件安装误差,提出了一种铝合金薄壁零件铣面加工方案。该方案通过合理选用刀夹具、切削用量,降低了铝合金薄壁零件加工变形的废品率,有效的保证了产品的质量。
关键词 普通铣床;铝合金;薄壁零件;加工变形
中图分类号TG54 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)118-0195-02
468QA同步链罩壳是哈飞汽车工业集团有限公司发动机研发中心新开发的468QA发动机上的关键部件,材料为铝合金,其结构复杂、孔系多、体积大、精度要求高,除铣底平面在铣床加工外,其余孔系及平面均在数控加工中心上加工。
零件的加工精度主要取决于机床、夹具、刀具和工件构成的工艺系统。
根据产品要求及我公司设备和生产现状,设计出在X5750/2滑枕升降台铣床加工底平面的工艺方案和工装。经过试生产实践和不断完善,加工工艺及工装方案已经成熟。目前同步链罩壳的加工质量及生产效率均已达到顾客的要求。
1 零件工艺分析
468QA同步链罩壳,该零件为铝合金较大的薄壁零件,长334mm、宽244mm、高87.6mm。配合面的精度要求很高。底面平面度要求为0.2(100:0.05),虚线框内平面度为0.03,加工余量在1mm左右,表面粗糙度为Ra3.2。壁厚不均匀,最大壁厚60mm,最小壁厚7mm。
薄壁零件在加工、装配及运输中,零件内应力重新分布,零件就明显地出现了变形。为了减少加工表面层的残留应力,应尽力减小工件塑性变形,为了消除加工件的内应力,需要进行时效处理,为了缩短工序间消除内应力的时间,应进行稳定化时效处理。但我厂不具备这种条件,此序是第一道工序,它的变形将影响下道工序的加工精度,从而影响产品的最终加工精度,所以厂内要求底面平面度为0.1(100:0.03),加大了铣面的难度。
为了在量产中加工出高精度合格工件,必须全面地分析加工过程中可能出现的误差,并针对这些误差采取有效的措施。
1)此件材料为铝合金,其牌号为“ADC12”。
铝合金工件的加工特性是:
(1)强度和硬度较低,导热性好,切削负荷较小,切削温度低,可采用较高的切削速度;
(2)塑性好、熔点低,铣削时粘刀严重,排屑不畅,对刀具角度有特殊要求(前、后角要大,齿数要尽可能少)。
2)因为加工件的尺寸较大,及根据我厂现有设备条件,确定在X5750/2铣床加工。X5750/2铣床工作台长2000mm,宽500mm主轴端面至工作台面的最小距离为40mm,主轴转速为30—2050n/min,纵向进给量为10—1000mm/min,主电动机功率7.5KW,频率50HZ,可以满足加工要求 。
2 夹具设计
原468同步链罩壳夹具设计方案为三点固定支承,六点可调支承,五点夹紧。原夹具制造成本高,操作复杂,生产效率低,工件易变形。
由于夹具的制造误差和夹具与机床、工件与夹具的安装误差都会影响零件的加工精度,所以新夹具采用了在机床上加工一个定位基准面的方法,尽量减少夹具制造误差、安装误差。此薄壁件装夹中变形量又较大故夹具采用减少夹紧点和支承点的方法来减少零件安装误差见图1。
图1
夹具与工作台T型槽联接,用压板压紧在工作台上。工件采用一固定定位面和一自位支承板的定位方式,此夹具定位面为未加工的毛坯面而且每批工件的尺寸不一致,采用自位支承这样能使刚性不足的薄壁工件减少可能的变形,并也减少了接触点上的单位压力,下图中的支承是装在轴上,因此摩擦较小。自位支承板的结构见图2。
图2
夹具的另一固定定位面也为毛坯面,为了避免在平面的中部接触,因为工件的基准面可能有凸面,这样就会影响工件的稳定性,所以固定定位面的中间部位铣出一个凹槽。
夹具的夹紧机构为两个弯形压板见图3。试切表明这套夹具结构合理,装夹简便、工件变形量小,加工效率高。
3 刀具的选择
刀具采用了立装转位的粗齿铣刀,刀盘为6×4S250FV,刀片为硬质合金,10片粗齿2片精齿,铣刀采用双正前角,切削力小,它的特点如下:
1)刀片切向安装,切削力方向截面大,抗压力强度高,因此可进行大切削量的铣削;
2)刀片用切削力夹紧,切削力越大夹紧力越大,省去了夹紧元件,设计时可使排削槽增大,结构简单紧凑;
3)刀片用一个螺钉固定在刀槽上,具有较少的零件,结构简单,转位方便;
4)粗加工的平面铣刀采用了不等齿距,铣削时减少振动,增大了铣削的平稳性。
此刀盘的直径大于工件的最大宽度,一次走刀可以将整个底面铣完,减少了铣削时由于受力不均引起的工件变形。
4 机床的调整、切削用量的选择
1)将刀柄、刀杆、夹具定位面、工作台面等擦拭干净,然后将铣刀和夹具安装在机床上,用试切的方法调整铣刀和夹具的相对位置使刀盘覆盖整个预加工表面。
2)当工艺系统在多种热源的作用下,机床、刀具、工件部分产生的温度场总处于不稳定状态,在开始的一段时间里,温度不断上升,温度场不断变化,经过一段时间后,温度才接近一个稳定值,此时的温度场就是一种稳定的温度场。为减少工件的热变形,使温度场成为一个稳定的温度场,可让机床空转一段时间,基本达到热平衡后再加工零件。
3)工件不易夹牢且薄而长,因此采用顺铣方式。
4)因为工件的加工余量较小,按半精铣选择切削用量。
5 结论
加工中影响零件精度的因素很多,应多方面综合考虑,尽量将多种因素的影响缩小到最低限度,以保证零件的高精度。随着同步链罩壳的产量不断增加,摆在我们面前的是如何在保证产品质量的同时,提高产品的加工效率及减化操作。如铣削加工时操作者操作动作较多,劳动强度较大等。对此,夹具采用减少支承点、减少夹紧点,以达到减少操作动作、降低劳动强度的目的。
参考文献
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[2]黄如林.金属加工工艺及工装设计[M].北京:化学工业出版社,2006.
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