某新型设备内简零件的加工工艺分析

引言

某新型设备主要为工件做直线运动提供定位、保护作用,内筒作为该设备的关键零件,其加工质量和效率直接影响该设备的试验效果。

1内筒零件结构分析

零件材质为06Cr19Ni10不锈钢,如图1所示,零件长度60522,外径143m822,内径139f822,表面粗糙度Ra1F6u2,壁厚222。壁厚h与内径D比为1.69F5(h/D<1.20称为薄壁圆筒）。该零件加工精度要求高,粗糙度值要求小,属典型的薄壁、深长孔工件,加工难度很大。

2加工工艺分析

该工件属典型的深孔薄壁件且内孔为盲孔,若采用常规的锻造毛坯、整体加工方案,则由于锻造毛坯加工余量比较大,切盲孔加工时存在排屑、散热、导向和变形等诸多难点[1-4]。

(1）锽孔加工刀杆深入盲孔中,不能直接观察刀具的切削过程和走刀情况,只能通过切削形状、切削声音、工件震动形状,判断工件加工过程是否正常。

(2）盲孔加工,切削液不能直接浇注在切削位置和切削刀具上,切削热不易散出,切削液不易被切削液冲刷出来,工作条件恶劣。

(3）属典型的薄壁、深长孔工件,工件刚性差,极易变形。

通过分析该工件在装配图中的装配关系,考虑到工件的结构工艺性,将该工件拆分成无缝直筒和堵盖两部分,分别单独粗加工,然后焊接成形,再精加工至图纸尺寸。另外,结合工件结构,考虑到方便专用工装定位和装夹,在不影响装配结构和使用强度的情况下,在堵盖上加工出61822的工艺孔,改进后的内筒结构如图2所示。

3毛坯的选择

筒体采用615022×822的热轧无缝钢管进行加工;

堵盖选用厚度为1022的06Cr19Ni10板料进行加工。

4设备的选择

为确保工件加工质量,首先应做好设备选型工作,正确选择加工设备是保证加工质量的重要环节,加工设备选择是否得当,对产品加工质量、生产效率有很大影响。针对该工件的加工特点,立足工厂现有设备,确定在卧式车床上进行工装制作,在卧式瞠床上,车铣复合加工中心、卧式加工中心完成工件的加工[5-6]。

5工装设计

设备确定后,就要设计制造相配套的专用工装进行零件加工,重点是内孔、外圆及圆周上矩形槽的加工[7]。

5.1心轴

该工件属于典型的薄壁零件,刚性差,易变形,尺寸不易保证,为此制作了专用心轴,如图3所示。加工时以工件已加工完成的内孔定位,端面由压板通过M16螺帽压紧:采用"一夹一顶"的装夹方式,保证加工后外圆和矩形槽符合图纸要求。心轴采用无缝钢管和端面定位轴焊接而成,有效降低了心轴重量,提高了装夹效率。

图3心轴示意图

5.2专用压板

在卧式瞠床上粗、精瞠内孔时,一定要避免工件装夹变形。为此,设计了一套专用弧形压板,采用该压板压紧时接触面大,夹紧力均匀,可有效减小工件变形。

6加工工艺流程

6.1下料

利用斜落锯切割6150mm×8mm的068r1C9i10不锈钢无缝钢管管料,长度610mm。

6.2锽孔

(1）N型铁支撑,专用压板装夹,注意控制夹紧力,防止工件变形:利用平旋盘车削端面,保证总长602mm。

(2）利用浮动瞠刀瞠削内孔至图纸尺寸613CV8mm。

6.3焊接

采用冷补焊机将已经加工好的堵盖以613CF8mm内孔定位放在无缝钢管上。为验证冷补焊机焊接的焊缝质量,分别采用冷焊和氩弧焊机焊接一件试板,试板厚度5mm,接头形式为对接焊缝。冷焊与氩弧焊焊缝强度对比如表1所示。

表1冷焊与氩弧焊焊缝强度对比

由表1可知,冷焊的焊缝强度与氩弧焊的焊缝强度相当,且冷焊的焊接热集中,易于控制焊接变形。

6.4车铣加工

(1）将工件装在专用心轴上,通过弧形通用压板用M16螺栓压紧。

(2）采用"一夹一顶"的装夹方法,粗、精车6143F8mm外径及84o斜面至图纸尺寸,车削加工参数如表2所示。

表2车削加工切削参数

(3）车铣3mm×40mm矩形槽,共4组。

(4）本工序工件与专用工装一起从机床卸下,保持相对位置固定,转入瞠削工序。

6.5锽削加工

(1）N型铁支撑,将工件连同工装一起装夹固定,找正上工序已加工的矩形槽,压紧时控制压紧力,防止变形。

(2）车铣堵盖一端端面,保证总长605mm。

(3）钻端面3个611.5mm均布孔。

7结语

综上所述,本文通过对某新型设备内筒零件的深入分析,结合工件装配位置关系,合理制定了加工工艺方案,较好地解决了该薄壁工件的加工难题,保证产品的及时交付,为顺利进行相关试验提供了保障,为典型的薄壁、深长孔加工积累了经验,为同类工件加工提供了参考。