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      彈性軸承座的加工技術(shù)研究

      時(shí)間:2024-10-15 05:58:29 機(jī)電畢業(yè)論文 我要投稿
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      彈性軸承座的加工技術(shù)研究

        摘要: 某軸承座為典型的彈性軸承座,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工余量大,尺寸及形位公差精度高,通過(guò)制定優(yōu)化的工藝路線(xiàn),來(lái)控制零件變形。選用合適的端面槽刀及工藝方案加工出端面深槽,利用數(shù)控機(jī)床加工螺紋,使用高精度數(shù)控立磨加工內(nèi)孔外圓等方法,不僅保證零件加工精度還提高零件加工效率,控制零件變形,使得零件合格順利交付。

      彈性軸承座的加工技術(shù)研究

        關(guān)鍵詞:彈性軸承座 端面深槽 插 零件變形

        引言

        某彈性軸承座是重要零組件,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,為薄壁件,零件從毛料到最終加工成型,去除的材料較多,零件在加工中易變形。軸承安裝面尺寸形位公差是加工中的關(guān)鍵,通過(guò)合理的安排工序及裝夾是控制零件變形。同時(shí)利用先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化高效加工,也摸索出當(dāng)代制造技術(shù)下的高效加工工藝和方法。

        一、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        某彈性軸承座材料為40CrNiMoA。毛坯為Ⅱ類(lèi)鍛件,零件總高68.1mm,最大直徑φ275,大端面上深度有60mm,寬度只有7mm深槽,而且此槽的內(nèi)外徑公差要求嚴(yán)格,加工難度大。外圓分布著36個(gè)36mm×16.8mm矩形槽,加工周期長(zhǎng),加工后零件剛性差,變形較大,內(nèi)孔φ201.7+0.005 -0.024 ,圓度0.01。外圓φ238.250 -0.02,外圓對(duì)內(nèi)孔同心度φ0.02mm。(圖1)

        二、加工工藝分析

        1、加工難點(diǎn)

        某彈性軸承座材料利用率只有12%,零件端面深槽和外圓矩形槽加工后零件變形大,零件剛性較差,零件內(nèi)外圓尺寸及型位公差要求及其嚴(yán)格。其加工難點(diǎn)如下:

        1.1零件加工變形的控制。

        1.2零件大端面上深度有60mm,寬度只有7mm深槽加工。

        1.3零件內(nèi)螺紋加工方法選擇。

        1.4零件精密內(nèi)外圓加工。

        三、解決措施

        1、零件變形的控制

        機(jī)械加工中影響變形的因素主要有零件自身的結(jié)構(gòu)剛性和加工中產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力。由于零件毛坯為環(huán)形鍛件,切削余量大,加工易變形防止變形主要從以下四個(gè)方面采用措施控制:

        1.1工藝路線(xiàn)方面

        針對(duì)零件特點(diǎn),將加工過(guò)程劃分為三個(gè)階段進(jìn)行:粗加工、半精加工和精加工階段;在粗加工后安排熱處理,在半精加工后安排穩(wěn)定時(shí)效工序,消除加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,防止零件變形;在半精加工和精加工階段,采用統(tǒng)一基準(zhǔn)和互為基準(zhǔn)的原則。利用大外圓和其相鄰端面作為同一基準(zhǔn),利用內(nèi)孔和外圓互為基準(zhǔn)原則,并反復(fù)修正基準(zhǔn)面,保證定位時(shí)壓緊變形盡可能減小;在精加工階段,對(duì)尺寸及形位公差要求高的內(nèi)孔和外圓采用高精度的立磨一次裝夾后加工完成,減小變形發(fā)生的可能性。

        1.2工裝方面

        選用合適的機(jī)夾刃具、剛性好的刀具,裝夾時(shí)盡量縮短伸出長(zhǎng)度,并根據(jù)切削情況調(diào)整修磨刀具角度,刀具磨損即時(shí)修磨,減小切削力;設(shè)計(jì)軸向壓緊的專(zhuān)用夾具,減小壓緊變形。

        1.3零件裝夾

        為了控制軸承座的變形,零件在加工時(shí)的裝夾很關(guān)鍵。在粗加工后,采用軸向壓緊的方法裝夾,在精加工階段,采取粗定位,精找正的原則,盡量采用在小的裝夾力下進(jìn)行加工,減少了裝夾變形;

        1.4加工方面

        選用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工,并選用最佳的切削參數(shù),在精加工時(shí)采用小的切削深度,使切削力的方向盡量和壓緊力的方向一致;加工時(shí)加充足的冷卻液,減小切削熱的產(chǎn)生,降低切削溫度,減小因切削力而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,防止零件發(fā)熱變形及燒傷。在精加工較大零件時(shí)盡量采用立式磨床,消除零件自重對(duì)變形的影響。

        2、端面深槽的加工

        2.1端面深槽切削工藝分析

        1)彈性支座端面槽深度54.38mm,寬度為6mm,深度與寬度之比達(dá)9倍,為典型深槽加工,加工時(shí)是易產(chǎn)生振刀,斷刀,同時(shí)排屑困難。

        2)零件材料為易切削材料,保證零件有很高切削性能及表面粗糙度。

        3) 刀具優(yōu)化選擇及零件加工系統(tǒng)剛性,也是加工端面深槽的關(guān)鍵。

        2.2 刀具選擇及加工過(guò)程

        對(duì)于比較深的端面深槽,由于刀具和工件接觸面積大,切削力也大,加工中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和折斷,為了提高刀具支撐剛性,將車(chē)刀的后刀面制成圓弧形的加強(qiáng)筋。另外必須選擇合理刀具角度來(lái)提高刀具鋒利程度,從而降低刀具的切削力,使切削更加暢快,同時(shí)右刀尖一定比左刀尖低一點(diǎn),主刀刃寬度選擇為4mm效果最好。

        切削過(guò)程采用分層切削方法進(jìn)行槽的粗加工,共使用三把切槽刀,第一層的粗加工,加工深度25mm,,機(jī)床轉(zhuǎn)速80轉(zhuǎn)/分,手動(dòng)進(jìn)給,切削深度每加工2mm進(jìn)行退刀排鐵屑,第二層加工深度為50mm,機(jī)床轉(zhuǎn)速,機(jī)床轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分,手動(dòng)進(jìn)給,切削深度每加工1mm進(jìn)行退刀排鐵屑,最終采用第三把刀具把槽加工成型,機(jī)床轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分,手動(dòng)進(jìn)給,切削深度每加工1mm進(jìn)行退刀排鐵屑。最后利用成型槽刀加工出最終形狀。

        3、零件精密內(nèi)外圓加工

        由于零件內(nèi)外型面尺寸和形位公差要求較嚴(yán),我們選用精密數(shù)控立磨進(jìn)行加工,采用一次裝夾完成內(nèi)外型面磨削來(lái)保證同軸度φ0.02mm。零件加工前,首先用圓平磨修復(fù)定位基準(zhǔn)平面度不大于0.01mm,將零件軸向壓緊后,找正零件與立磨同心在0.01mm以?xún)?nèi)后加工。經(jīng)過(guò)加工,零件尺寸和形位公差都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該裝夾方法只有軸向力夾緊,零件加工中不受徑向力影響,有效地防止了零件夾緊變形而影響零件形位公差。

        4、內(nèi)螺紋的加工

        螺紋加工是借助數(shù)控加工中心三軸聯(lián)動(dòng)功能完成螺紋削。本零件螺紋的加工,若先在車(chē)床車(chē)螺紋,后進(jìn)行鉆孔,鉆孔會(huì)破壞螺紋,孔內(nèi)毛刺不易去除,加工孔使得螺紋微變形,用螺紋塞規(guī)檢測(cè)困難。先鉆孔后車(chē)螺紋,由于斷續(xù)切削,螺紋刀易蹦刃。而采用螺紋刀在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工,螺紋刀不易打刀,且螺紋加工質(zhì)量也十分穩(wěn)定,螺紋檢測(cè)比較通暢。

        四、結(jié)論

        通過(guò)實(shí)際加工和驗(yàn)證,確定工藝方案適合此類(lèi)零件的加工制造方法,主要加工方法歸納如下:

        1、通過(guò)合理安排工藝路線(xiàn),選擇合適的加工設(shè)備和工裝,減少零件變形。

        2、通過(guò)對(duì)端面深槽加工,摸索加工最佳加工方案和切削參數(shù);

        3、通過(guò)合理安排數(shù)控加工設(shè)備,減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

        4、通過(guò)大直徑螺紋數(shù)控加工,摸索出螺紋加工數(shù)控化最佳工藝方法和加工參數(shù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]端面深槽切削加工分析與改進(jìn)[J].北京:金屬加工,2006。

        [2]金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M]. 上海科學(xué)技術(shù)出版社,1979。

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