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精密復雜零件的工藝設計過程分析

發布時間:2019-07-02  發布者:億創量具

航天控制系統相關產品所需的小型復雜的零件較多,這些零件具有以下特點:零件表面及整體結構復雜、壁薄、剛度低;零件的制造質量要求高,尺寸精度、粗糙度、形位公差及特種技術條件等要求嚴格;使用的材料種類多,難加工材料多,并廣泛采用熱處理及表面處理。對于這些復雜零件,工藝設計是否合理,工藝措施是否得當,直接決定零件的加工質量和進度。

設計圖紙分析

在進行工藝設計之前,消化設計圖紙,設計圖紙的每一條線所表示的面都要分析清楚,做到零件形狀心中有數。對于由多種表面組成的復雜零件,應注意分析各表面之問的連接形式和相互位置關系;對于特形表面應建立該面的數學模型,便于數控編程;對于剛性差的薄壁零件,應從材料和壁厚等多方面分析由切削力和夾緊力可能引起零件變形的大小;對于復雜零件應充分考慮每道工序的裝夾定位基準;對于尺寸應考慮設備能力及測量手段和測量能力,并分析其在裝配中的作用及對產品性能的影響;對于設計圖紙中的技術條件及要求要做到心中有數。

主要材料定額的編制

大理石平臺在復雜零件主要材料定額的編制過程中,應充分考慮以下兒個方面:根據零件各加工面問的相互關系及材料較省原則確定毛坯形狀和較大規格尺寸。零件毛坯是采用棒料、板料或者型材,應根據零件形狀、加工成本及材料成本綜合考慮。為節省裝夾料頭材料,一般φ50mm以下規格材料推薦采用加工中切斷;對于熱處理有磁性能要求的磁性材料和熱處理后有硬度要求且不能直接在零件上測試硬度數值大小的,應考慮預留熱處理樣件的胚料;對于板料制件及加工中易變形零件應避免出現剪切應力;有些零件為加工精度應充分考慮是否需留裝夾工藝柄;下料尺寸應考慮到生產投入量,下料尺寸能加工零件數不能超過生產投入量;材料的質量標準應符合設計圖紙要求。

工藝方案設計過程

工藝方案的設計是工藝設計過程的關鍵步驟,常需要進行方案的論證、對比與分析。正確、合理的工藝方案,應滿足以下要求:產品質量,符合設計圖提出的全部技術要求;符合要求的勞動生產率;加工成本的經濟和合理性。質量、生產效率和經濟性是制定工藝過程所滿足的技術和經濟要求;另外,還重視勞動條件。

1機械加工工序安排順序及原則

主要遵循先粗后精的原則,即粗加工一半精加工一精加工,較后安排低粗糙度表面的超精加工工序。粗加工階段:主要是去除各加工表面的大部分余量,并加工出后續工序用的主要定位基準。

半精加工階段:精度要求不高的表面可加工到較終尺寸,并為尺寸表面再次除去余量,為精加工做準備。

精加工階段:除個別需要超精加工或由熱處理、表面處理的較終尺寸外,其余全部尺寸和技術要求均應滿足設計圖紙要求。

2熱處理工序安排原則

大理石平臺熱處理工序根據不同的技術要求安排的工序位置也不一樣。

調質處理:能淬透的小規格毛坯,可在毛坯時進行調質處理,不能淬透的較大零件,一般在粗加工后安排調質處理。淬火處理:一般安排在精加工之前進行,高頻淬火等高硬度淬火應安排在磨削加工之前。

應力時效:易變形零件和零件,一般都要安排多次去應力時效,該工序對不易變形零件一般安排在粗加工后,對于易變形零件,在每道去除大余量工序后均應安排應力時效工序。鑄件毛坯出爐后也應安排去應力時效工序。

穩定處理:易變形零件在加工定位基準面后精加工之前應安排穩定處理,零件在精加工之前安排穩定處理,有些零件為了穩定精加工尺寸,在精加工后還要進行穩定處理。

真空(或氫氣)退火:對于有磁性能要求的零件,一般要采用真空或氫氣退火,切削熱會影響零件的磁性能,該工序一般安排在余量不大的精加工之前。熱處理制度很多,不可能一一舉例,熱處理工序位置安排總的原則是根據熱處理后對機械加工性能的影響程度和技術條件要求,適當安排熱處理工序的位置。

3表面處理工序安排原則

表面處理為了零件表面的耐蝕、和導電、導磁、導熱等物理性能而采用化學方法處理,對零件表面保護的處理方式。表面處理工序一般安排在精加工尺寸之后,有些零件要求精加工尺寸無表面保護層,則應將表面處理工序安排在精加工之前。有些低粗糙度零件表面處理后還要進行布磨、拋光等超精加工。

4工藝方案設計時應考慮的影響因素

4.1工藝裝備對工序安排的影響

設備性能對工序安排的影響:針對不同的設備,工序安排可能會大不一樣,如可以將普通機床兒道工序完成的工作量在數控機床上一道工序完成,有些普通機床不能完成的工作到這些設備上可能輕而易舉。不同的機床性能,工序安排也會不一樣,如三軸加工中心,僅能對一個面的多組尺寸一次裝夾完成,而五軸加工中心就能實現立臥轉換加工,可以實現兩面以上的多組尺寸的一次裝夾完成,對一些有不同面問尺寸相互位置精度要求較高的零件(如陀螺框架和慣組殼體等),五軸加工中心顯得尤為重要,在工序安排過程中,應充分利用現有設備性能,在設備能力允許的前提下,盡量采用設各,減少工序數量,降低工藝成本。

大理石平臺工裝夾具對工序安排的影響:不同的工裝夾具對工序安排也會有很大的影響,如采用鉆模,可將原來只有銑工完成的工作量改為鉗工;采用工裝,可將銑工或鎖工較難完成的不在回轉中心的外圓或孔的加工改為車工加工;利用ITS工具系統定位原理,采用EROWA工具系統,可使普通機床完成五面加工,使普通機床完成原來不能完成的不同面問尺寸或位置公差的加工,還可根據EROWA工具系統重復定位和多個夾具互換精度保持不變的功能,改變工序安排,可使一個零件一次裝夾后,在多個機床上加工不同的加工內容,實現多工種或多道工序一次裝夾完成。

4.2表面間位置尺寸及形位公差標注方式的影響

對于形位公差要求較小,位置尺寸精度高的不同表面,為減少安裝引起的誤差,應盡量安排一次裝夾完成。對于不能一次裝夾完成的,應先加工出基準表面,并加嚴公差,再以此基準表面定位或找準該基準表面再加工出其它表面。如有位置度要求的孔系加工,一般安排在位置度基準表面全部完成之后進行。

4.3零件材料及壁厚對工序安排的影響

零件材料性能對工序安排有程度的影響,如有色金屬和硬度較低的鋼件,一般不采用磨削加工,而如杉鉆磁鋼等脆性材料切削加工一般只能采取電加工和磨削,不能采用車、銑等切削加工,而不能導電的材料不能采用電加工等。對于薄壁易變形零件,應多次安排去應力時效和穩定處理工序,除此之外,在半精加工階段和精加工階段,不能一次直接加工到尺寸,為減少裝夾及加工變形,在同一加工階段也應安排多次反復去余量工序。

4.4產品生產量對工序安排的影響

產品的生產量對工序安排和工藝裝備的配備有的影響,在小批量試制加工階段,工藝路線相對較短,工藝裝備無裝備,一般在現有的裝備條件下,白制二類工裝完成產品,進入批量生產階段,應以提高生產效率為前提編制工藝路線,一般配備工藝裝備。

5輔助工序(或工步)的內容和安排

輔助工序(或工步)是指不直接加工,也不改變工件尺寸和性能的工序(或工步),這些工序對質量,尤其是使用貴重材料的零件的質量起著相當重要的作用。

檢驗工序。有些關鍵并難以控制的工序,在每件零件加工后,均安排檢驗工序,然后才繼續加工,有些零件根據技術條件或裝配需要,還要安排無損探傷,檢查氣密性等特種檢驗工序,無損探傷工序一般安排在毛坯時進行,檢查氣密性等工序根據加工內容安排工序位置,一般安排在精加工后或需要檢查的部位已加工出來之后。

去毛刺工序。一般安排在可能產生毛刺而在設備上又不能直接去除的工序之后(如銑工之后)。清洗。一般作為工步安排在工序之后,檢驗之前。防銹。零件許多需要防銹,有些采用油封防銹,一般作為工步安排在檢驗工序之后,有些采用漆封防銹,一般作為工序安排在表面精加工之后(如定了外圓磨削后)。

其它需要的內容。如退磁,稱質量等要求,這些一般作為工步安排在精加工之后。


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