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悬挂螺栓加工工艺改进方法研究

2019/11/27 阅读:

摘要:阐述了校企合作产品———悬挂螺栓的加工工艺过程,分析了产品的工装夹具开发和调试过程,针对零件加工过程中存在的问题,提出了相应的解决方法,并简要总结了零件质量检测的主要内容。

关键词:悬挂螺栓;工艺分析;产品加工

引言

悬挂螺栓属于圆柱类零件,圆柱类零件毛坯的锻造方法是模锻。模锻的优点包括尺寸较精准、产品粗糙度较好、加工余量较小、节约成本、可减少切削加工量、生产效率高、劳动强度低等。本文阐述的悬挂螺栓来自校企合作产品,根据图纸分析要求:首先,每个台阶公差范围都很小,比如准40mm的外圆公差只有0.016mm,一般的数控机床很难保证它的加工精度,所以本文选用CDCK-25斜导轨数控车床进行加工。其次,由于悬挂螺栓的长度较长,加工时会出现震刀现象,所以本文采用尾座顶尖加工。此外,产品粗糙度要求比较高,所以本文选用高转速加工,以确保在提高产品精度的同时,进一步提升产品的加工效率。

1产品工艺分析

悬挂螺栓是细长轴零件,加工精度比较高,只能选择高精度机床。根据产品的毛坯图来看,该产品加工余量比较大。因此,必须先用普通车床进行粗加工,然后用数控车进行精加工。

2加工工艺过程

在生产过程中,加工工艺过程是指与把原材料转变为产品直接相关的过程,包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。悬挂螺栓的加工工艺包括:(1)CK6140普通车床以C端面为基准,夹持A端工艺塔,B端面用顶尖支撑,一夹一顶找正后,精车D端面至工艺塔,控制总长为231.5mm。(2)半精车各台阶圆,保证准56.2mm(0.1/0)、准41.2mm(0.1/0)、准174mm(0/-0.5),根部控制2×20°。(3)保证准37.2mm(0.1/0)、准78mm(0/-0.5)、R6,保证准28.8mm(0.1/0)、准47mm(0/-0.5)、准25mm(0.3/0.2)、2-R1、2/20°、准9mm(-0.3/-0.4)、30°、C4,各部分倒角、去毛刺。(4)CDCK-25斜导轨数控车床以C端面为基准,夹持A端工艺塔,B端面用顶尖支撑(一夹一顶),找正后精车D端面至工艺塔,控制总长为231.5mm(0.5/-0.5)。(5)精车各台阶圆:保证准55mm(0.051/0.032)、准40mm(0.018/0.002)、准174mm(0.5/-0.5),根部尺寸见放大图。(6)保证准36mm(0.042/0.026)、准78mm(0.3/-0.3)、R6,保证准27.6mm(0.02/-0.02)、准47mm(0.3/-0.3)、准25mm(0.2/-0.2)、2-R1、2×20°、准9mm(0.1/-0.1)、30°、C4。各部倒角、去毛刺。

3产品的工装夹具开发

3.1软爪的选择

众所周知,采用三爪卡盘硬爪加工零件会使零件容易产生“三角形”变形,装夹印痕不易消失,定位精度不高,零件同轴度难以保证等。而使用合格软爪,能保证零件的加工面与装夹面的定位精度达到0.01~0.05mm,可省去百分表找正工序。因此,采用软爪加工是提高零件加工质量稳定性的一种有效途径。软爪一般选用中碳钢、铝合金、铜合金以及胶木等材料制作,常用的是中碳钢和铝合金。选择软爪时,一般根据零件情况决定,对于刚性好、不易变形的零件,宜采用中碳钢制成的软爪;对于刚性差、易变形的零件,则采用铝合金制成的软爪。由于零件外形不同,软爪结构也各异,选择时要有利于零件的安装和排屑。

3.2用软爪加工制造时的注意事项

(1)在三爪卡盘的3个夹紧孔中任择一孔,作出记号,在以后装夹时一律只用此孔,以减少三爪卡盘装夹的误差。(2)车床上配软爪时的夹紧力应与装夹零件时的夹紧力大致相同。(3)精车软爪内部时,应车成里面大点、外口小点的锥度(一般2~3丝),软爪包容面积大,受力平衡,定位比较好。

4调试过程

调试是编好程序后进行查错和纠错的过程,不仅表现在正常功能的完成上,更重要的是对突发情况的及时处理。在调试过程中应考虑到以下几点:

4.1刀具的选择

悬挂螺栓由于精度比较高,粗糙度要求也高。同时图纸上有凹槽、斜端面,如果用割刀加工会增加零件的加工时间,粗糙度也达不到图纸要求。而一般的45°刀根本下不去,所以选用35°外圆刀,它既可以加工凹槽、斜端面(装夹时刀杆装偏点),又能很好地保证加工精度、粗糙度。

4.2生产效率

生产效率是衡量企业生产要素(资源)使用效率的重要指标。对于加工制造企业来说,有效提高生产效率是降低生产成本的关键。因此,在编悬挂螺栓程序时,尽量让刀具少走空刀、少跑路线,加大背吃刀量,提高转速和进给量,在保证产品合格的基础上,最大程度地发挥机床的加工效率。

5加工过程中存在的问题及解决方法

5.1加工中的震动问题

震动是指在机加工过程中机床工件或刀具发生的周期性跳动。加工过程中如发生震动,会使工件已加工表面出现条状或布状痕迹,使表面粗糙度显著下降,还会使机床、夹具中的连接零件松动,进而影响工件在夹具中的正确定位,缩短机床寿命。由于悬挂螺栓为细长轴零件,加工时需要高转速才能达到图纸要求(粗糙度值Ra=1.6)。高转速会引起机床的震动,所以要固定机床的底脚,以提高表面粗糙度。

5.2尾座顶尖的问题

要加工细长轴肯定会用到尾座顶尖,用尾座难免出现“锥度”现象。如果锥度比较小,可以通过程序调整。如果锥度比较大,程序调整不过来,就要通过调整尾座解决问题。尾座调整方法如下:(1)在车床上夹一根尽可能长的圆钢,尾部打中心孔,用尾座上的顶尖顶住工件。(2)在卡盘和尾座两端,各用X轴拖板上同一刻度车一刀(也可全部车一刀)。(3)停车后把百分表固定在大拖板上,并将百分表触头处置于工件水平中心线上。(4)移动Z轴拖板,用百分表测量两端加工面的数据。(5)调整尾座上的螺栓,使百分表测得的两端读数尽量相同。(6)上述方法重复进行一次更为可靠。

5.3加工中的尺寸误差问题

悬挂螺栓的尺寸精度要求非常高,外圆公差一般都在2丝以内,稍不留神,尺寸就会超差,造成产品不合格。经过分析原因,认为应该在每次精车前多留一些加工余量,可以减少加工误差。本次加工把原来每次精车前留30丝的余量,改成留60丝,然后分两次精车,这样基本上就能控制尺寸,产品合格率在98%以上。

5.4铁屑缠绕问题

悬挂螺栓在普车上粗车完成后要进行热处理(调至硬度HB270~320),热处理过后在数控车床上进行精加工,铁屑很难断开。在开始的加工过程中铁屑经常会划伤工件表面,也经常会缠绕工件,使尺寸发生变化。通过仔细观察和研究,终于找到了一个合适的切削速度和切削量。

5.5加工效率不高的问题

由于悬挂螺栓比较小,加工时间也比较短,用一般的数控车床加工,学生又要扳卡盘,又要摇尾座,劳动强度非常大,且一天最多加工30多个,效率非常低。后来采用斜导轨车床,其卡盘、尾座都是液压控制,比起人工扳卡盘、摇尾座要快得多,效率显著提高,产量也随着提高,一天能做到100个。

6结语

在市场经济快速发展的今天,产品质量决定着企业的市场竞争力。质检工作是一项技术性很强的工作,其重要性不言而喻。悬挂螺栓的质量检测主要包括:(1)检测外圆:用25~50mm的外径千分尺分别测量准(27.6±0.02)mm、准36(0.042/0.026)mm、准40mm(0.018/0.002)。用50~75mm千分尺测量准55mm(0.051/0.032)。由于该零件比较长,在加工过成中必须使用尾座顶尖,难免会出现锥度和椭圆现象。因此,在测量同一个圆柱时要从上面、中间、下面分别测量,查看有无“锥度”现象。同时把工件旋转90°查看有无“椭圆”现象。(2)检测长度:用高度尺分别量出(47±0.3)mm、(78±0.3)mm、(174±0.5)mm、(231.5±0.5)mm,务必保证工件的尺寸在公差范围之内。(3)检测圆弧:用R规分别检测R1和R6的圆弧。(4)查看工件有没有划伤,毛刺有没有去好。

[参考文献]

[1]李有为.产品质量检验方法研究[J].企业技术开发(下半月),2011,30(1):71-72.

[2]刘庚武.电力机车电机悬挂螺栓组件抗拉疲劳及防松性能浅析[J].科技创新导报,2007(31):20,22.

作者:夏中坚 李坤 单位:江苏省淮阴商业学校

悬挂螺栓加工工艺改进方法研究

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