提高数控机床车削薄壁零件的加工精度

中国矿业大学成人教育学院毕业设计（论文）任务书函授站（点） 大屯中煤 专业年级 函矿机 2015 学生姓名 龚昌欣 任 务 下 达 日 期 ： 2016 年 4 月 30 日设计（论文）日期：2016 年 6 月 13 日至 2016 年 8 月 11 日设计（论文）题目： 提高数控机床车削薄壁零件的加工精度 设计（论文）专题题目： 设计（论文）主要内容和要求：主要内容：针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。主要要求：通过对夹具的优化设计，切削用量的改变和工艺参数的分析，很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。指导教师签字中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文) 指导教师评阅任务书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：建议成绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文) 答辩及综合成绩函授站点(点) 大屯中煤 专业年级 函矿机 2015 学生姓名 龚昌欣 说明书页 10 图纸 3 张 其它材料 答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题 正 确基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日2015 级中煤精英矿山机电专业专科班毕业实习与毕业设计2摘 要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。关键词：薄壁零件；加工；精度 目 录摘要 .1概述 .11、影响薄壁零件加工精度的因素 .11.1 易受力变形 .11.2 易受热变形 .21.3 易振动变形 .22、如何提高薄壁零件的加工精度 .22.1 分析工件特点. .32.2 优化夹具设计. .42.3 合理选择刀具 .42.4 分析工艺过程.42.5 科学编制程序（数控系统采用发拉科 0i） .52.6 加工时的几点注意事项 .7结束语 .7设计 小结 .8参考文献 .92015 级中煤精英矿山机电专业专科班毕业实习与毕业设计1概述中煤北京煤矿机械有限责任公司隶属于中国中煤能源集团有限公司，是国内设计、制造综采液压支架最大的专业厂家之一，公司始建于 1958 年,现有职工 3500 余人，资产总额超过 30 亿元。中国机械 500 强企业，北京市高新技术企业。公司自 1972 年研制出中国第一台液压支架以来，开创了我国综采机械化采煤新时代。液压支架的设计能力、工艺保证、制造水平始终位居国内第一，率先通过了 ISO9001 质量管理体系认证，实现了生产规模化、技术装备现代化、职工队伍专业化、管理手段信息化、售后服务网络化，以雄厚的科技资源为依托，始终占领国内外市场制高点，中国第一台液压支架在这里诞生。公司已设计、制造液压支架支护高度从最低 0.55 米到最高 7.5 米，工作阻力从1800KN 到 18000KN，中心距从 1.25 到 2.05 米等不同类型 680 多种架型 8 万多架，产品遍布在全国 100 多个煤炭生产企业，先后出口美国、俄罗斯、印度、孟加拉、越南等国，是国内出口液压支架最多的厂家。前言 薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。加工薄壁零件时，会遇到各种问题，要解决这些问题就必须根据其不同的特点，找出薄弱环节，选用不同的工艺方法和夹紧方法来保证加工要求。1.影响薄壁零件加工精度的因素在机械加工中，零件的加工精度从根本上取决于工件和刀具在加工过程中相互位置的关系。在刀具和工件接触过程中，工艺系统会产生各种误差，影响零件的加工精度。归根结底主要有以下三个方面：1.1 易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度；（如图 1.1-1 所示）1.2 易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；2015 级中煤精英矿山机电专业专科班毕业实习与毕业设计21.3 易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。图 1.1-12.如何提高薄壁零件的加工精度图 2-1 所示的薄壁零件，是我厂用数控车床对外加工产品中难度较大的零件，为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。图 2-12015 级中煤精英矿山机电专业专科班毕业实习与毕业设计32.1 分析工件特点从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：2.11 主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有 4mm，材料为 45 号钢，批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠，而我们通常都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，还需车削 M24 螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。2.12 螺纹加工部分厚度只有 4mm，而且精度要求较高。目前广州数控系统 GSK980T 螺纹编程指令有 G32、G92、G76、G32 是简单螺纹切削，显然不适合；G92 螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图 3 所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高；G76 螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图 4 所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76 混用进行编程，即先用 G76 进行螺纹粗加工，再用 G92 进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度。2.2 优化夹具设计由于工件较薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件及切削加工，将会受到轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求。因此，需要设计出一套适合上面零件的专用夹具，如图 2.2-1 所示。2015 级中煤精英矿山机电专业专科班毕业实习与毕业设计4图 2.2-12.21 径为 80mm，可用来夹持工件的内孔直径范围为 2030mm；2.22 件 2 为拉杆，材料为 45 号钢，直径为 21 毫米，刚好与薄片工件上的 21 孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；2.23 件 3 为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件与夹具体 1 的轴向夹紧配合。2.24 小沟槽的作用：在工件调头装夹后，为方便控制总长而设计，尺寸为 5*2mm。2.3 合理选择刀具2.31 内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；2.32 外圆粗、精车均选用硬质合金 90车刀；2.33 螺纹刀选用机夹刀，刀尖角度标准，磨损时易于更换。2.4 分析工艺过程2.4