【文章內(nèi)容簡介】 ，使零件再切削加工和表面處理過程中不可避免產(chǎn)生變形，怎樣最大限度的控制零件變形，從而保證零件的加工精度使我們研究的主要問題。 （3）技術要求項目說明。 38CrA%的中碳優(yōu)質合金結構鋼表 31（4）加工方案的分析 襯套零件的材料為38crA合金結構鋼棒，常用于制造軸、桿類調(diào)質件。金屬材料再切削過程中的變形與切削力、切削溫度以及刀具磨損直接相關。由于零件毛料和結構決定加工時材料的去除量高達百分之九十五以上。因此，加工前工件夾裝的合理設計；加工中合理的切削用量選擇、切削方式的確定和切削過程的調(diào)整以及切削刀具參數(shù)的合理選用是控制薄壁大襯套變形的首要工作；其次考慮采用熱處理時效的方法，控制薄壁大襯套由應力釋放造成的變形。一般套筒類零件在機械加工中的主要工藝問題是保證內(nèi)外圓的相互位置精度(即保證內(nèi)、外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求)和防止變形。薄壁零件的加工問題，一直是較難解決的。薄壁件目前一般采用數(shù)控車削的方式進行加工，為此要對工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進行試驗，從而有效地克服了薄壁零件加工過程中出現(xiàn)的變形，保證加工精度。影響薄壁零件加工精度的因素有很多，但歸納直來主要有以下三個方面：1受力變形 因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度.2受熱變形 因工件較薄，切削熱會引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制。3振動變形 在切削力（特別是徑向切削力）的作用下，很容易產(chǎn)生振動和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。（五）防止薄壁套筒變形宜采取的措施薄壁套筒在加工過程中，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當，也會造成不可校正的變形。防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施： 　　1）減小夾緊力對變形的影響　?、賷A緊力不宜集中于工件的某一部分，應使其分布在較大的面積上，以使工件單位面積上所受的壓力較小，從而減少其變形。例如工件外圓用卡盤夾緊時，可以采用軟卡爪，用來增加卡爪的寬度和長度，如圖7－72所示。同時軟卡爪應采取自鏜的工藝措施，以減少安裝誤差，提高加工精度。圖7－73是用開縫套筒裝夾薄壁工件，由于開縫套筒與工件接觸面大，夾緊力均勻分布在工件外圓上，不易產(chǎn)生變形。當薄壁套筒以孔為定位基準時，宜采用漲開式心軸。　?、诓捎幂S向夾緊工件的夾具。如圖7－74所示，由于工件靠螺母端面沿軸向夾緊，故其夾緊力產(chǎn)生的徑向變形極小。 　?、墼诠ぜ献龀黾訌妱傂缘妮o助凸邊，加工時采用特殊結構的卡爪夾緊，如圖7－75所示。當加工結束時，將凸邊切去?！　?）減少切削力對變形的影響　　常用的方法有下列幾種： 　　①減小徑向力，通常可借助增大刀具的主偏角來達到。　?、趦?nèi)外表面同時加工，使徑向切削力相互抵消，見圖7－75所示?！　　　?　?、鄞帧⒕庸し珠_進行，使粗加工時產(chǎn)生的變形能在精加工中能得到糾正。 　　3）減少熱變形引起的誤差 　　工件在加工過程中受切削熱后要膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對加工精度的影響，應在粗、精加工之間留有充分冷卻的時間，并在加工時注入足夠的切削液。 　　熱處理對套筒變形的影響也很大，除了改進熱處理方法外，在安排熱處理工序時，應安排在精加工之前進行，以使熱處理產(chǎn)生的變形在以后的工序中得到糾正。毛胚的選擇某航空發(fā)動機槳軸上的支承襯套為38CrA調(diào)質棒料，成品外形尺寸：外圓φ126mm內(nèi)圓φ12030mm，計算可得某航空發(fā)動機槳軸上的支承襯套選擇毛坯尺寸為φ130mm50mm。實施方案 在工件生產(chǎn)中采用數(shù)控加工技術，可以大幅度減少應力變形的問題，但由于生產(chǎn)設備和加工能力的限制，現(xiàn)階段無法全部達到。因此要保證最終交付產(chǎn)品的質量，只能控制影響零件精度的應力變形，優(yōu)化工藝方案，對切削參數(shù)、加工過程控制、熱處理消除應力等進行調(diào)整。通過下列途徑予以解決: 1)由于工件易產(chǎn)生變形，在加工時從設備或工裝上檢測鍍前的內(nèi)、外徑。內(nèi)、外徑檢測合格后，工件在自由狀態(tài)下必須保證壁厚尺寸(見表1) 2)對于工件的鍍后尺寸不再進行檢查(見表2，按標準控制鍍層)。但在成品檢驗時，零件在自由狀態(tài)下記錄的內(nèi)、外徑變形后的數(shù)值(包括變形后產(chǎn)生的最大和最小值)，隨零件一起交付。選用合理的切削用量 　　薄壁零件車削時變形是多方面的。裝夾工件時的夾緊力，切削工件時的切削力，工件阻礙刀具切削時產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形，使切削區(qū)溫度升高而產(chǎn)生熱變形。 　　切削力的大小與切削用量密切相關。從《金屬切削原理》中可以知道:背吃刀量ap，進給量f，切削速度V是切削用量的三個要素。在試驗中發(fā)現(xiàn)：　　1) 背吃刀量和進給量同時增大，切削力也增大，變形也大，對車削薄壁零件極為不利。 　　2) 減少背吃刀量，增大進給量，切削力雖然有所下降，但工件表面殘余面積增大，表面粗糙度值大，使強度不好的薄壁零件的內(nèi)應力增加，同樣也會導致零件的變形。 　　所以，粗加工時，背吃刀量和進給量可以取大些。精加工時，,甚至更小，切削速度6120m/min,精車時用盡量高的切削速度，但不易過高。合理選用三要素就能減少切削力，從而減少變形。合理選擇刀具的幾何角度 　　在薄壁零件的車削中，合理的刀具幾何角度對車削時切削力的大小，車削中產(chǎn)生的熱變形、工件表面的微觀質量都是至關重要的。刀具前角大小，決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大，切削變形和摩擦力減小，切削力減小，但前角太大，會使刀具的楔角減小，刀具強度減弱，刀具散熱情況差，磨損加快。所以，一般車削鋼件材料的薄壁零件時，用高速鋼刀具，前角取6176。30176。,用硬質合金刀具，前角取520176。 　　刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相應減小，但后角過大也會使刀具強度減弱。在車削薄壁零件時，用高速鋼車刀，刀具后角取612176。,用硬質合金刀具，后角取412176。，精車時取較大的后角，粗車時取較小的后角。 　　主偏角在30176。90176。范圍內(nèi)、車薄壁零件的內(nèi)外圓時，取大的主偏角。 　　副偏角取8176。15176。，精車時取較大的副偏角，粗車時取較小的副偏角。四、工藝尺寸鏈摘 要：通過對航機套筒類電鍍件工藝過程的分析,探討準確合理地應用尺寸鏈計算工序尺寸和尺寸公差分配的方法,并提出零、負公差解決的方法。關鍵詞：尺寸鏈 零、負公差 工序尺寸 封閉環(huán) 電鍍件尺寸鏈理論已成為解決機器結構設計、尺寸及公差標注、加工過程中工序的制訂和保證裝配精度的一種手段和工具。特別是在軍工系統(tǒng)中，尺寸鏈分析計算顯得尤為關鍵。許多航空發(fā)動機本來就是高精尖產(chǎn)品，如果要進一步提升其性能、動力就必然要提高系統(tǒng)的精確度和可靠性，這些對設計和加工特別是裝配都提出了更高的要求。因此，根據(jù)產(chǎn)品技術要求，利用尺寸鏈進行計算，經(jīng)濟合理的決定零部件的尺寸公差、可以提高產(chǎn)品樣圖的設計水平，保證加工精度，提高產(chǎn)品質量，并使產(chǎn)品獲得最佳的技術水平和經(jīng)濟效益。然而，在尺寸鏈計算過程中出現(xiàn)了負公差的問題，成為困擾設計人員的技術難題。本文針對尺寸鏈計算中需要解決的負公差關鍵技術，提出了運用工藝方法進行解決，并取得了良好的加工效益。圖 41 套筒類電鍍件工序尺寸形成的工藝過程薄壁隔離襯套是某航空發(fā)動機漿軸上的支承襯套，其內(nèi)孔與漿軸外圓配合，見圖1所示。其中薄壁隔離襯套的內(nèi)孔表面要求精密耐磨，～㎜～㎜，精度等級為H8，這就需要在加工過程中對電鍍件工序尺寸進行控制，必須保證最小鍍層厚度，否則會降低零件的壽命，同時又不得超過最大鍍層厚度，以免增加制造成本和影響鍍層結合強度。 （1）套筒類電鍍件工序尺寸的分析 D0— 電鍍銀前的工序尺寸；D1— 電鍍銀后的工序尺寸；D2— 電鍍鉛錫合金后的尺寸；t1 — 鍍銀層的厚度；t2— 鍍鉛鋅合金層的厚度；如圖42所示： 圖 42由于鍍層與軸線對稱分布，為了討論問題方便，在尺寸鏈中把鍍層及余量合在一起建立尺寸鏈，如圖43所示。 D1—電鍍銀后的工序尺寸 D2—電鍍銀前的工序尺寸圖 43（2）套筒類電鍍件兩次鍍層工序尺寸的計算在設計圖形中,作相互聯(lián)系的尺寸,以一定的順序首尾相連,形成一個封閉環(huán)的尺寸圖形稱為尺寸鏈。本論文需要計算的是鍍鉛錫合金前的尺寸和鍍銀前的尺寸。首先計算鍍鉛錫合金前的工序尺寸D1,尺寸鏈圖如圖4－4所示?！L改寫成㎜。解：利用尺寸鏈公式中所規(guī)定的增環(huán)“→”和減環(huán)“←”符號標記，由極值法解出。封閉環(huán)為，增環(huán)為D1，減環(huán)為，工序尺寸計算如下：即：120=D1基本尺寸?2 D1基本尺寸= ES=D1上偏差—02 D1上偏差= + EI=D1下偏差—2 D1下偏差= +即： D1= 圖 4－4工序尺寸的公差一般采用“入體原則”標注。所以得到鍍鉛錫合金前的工序尺寸為。同理可計算出鍍銀前的工序尺寸D2，尺寸鏈圖如圖4－5所示。 圖 4－5～㎜改寫成㎜，此時利用尺寸鏈公式中的規(guī)定判斷出封閉環(huán)為，D2為增環(huán)，為減環(huán)。鍍銀層工序尺寸計算如下：即：D1=D2基本尺寸?2 D2基本尺寸=ES=D2上偏差?02 D2上偏差=+ EI=D2下偏差?ⅹ2 D2下偏差=+ 即： D2= 此時出現(xiàn)電鍍件鍍層工序尺寸的上偏差小于下偏差，工藝上把它稱為負公差。負公差的特點是極限尺寸與正公差相反。這是由于組成環(huán)的公差遠大于封閉環(huán)的公差。負公差尺寸制造不可能達到。根據(jù)封閉環(huán)的公差應等于各組成環(huán)公差之和的原則，考慮到加工內(nèi)孔的困難，應給其留有較大的公差，可考慮大幅壓縮組成環(huán)公差的工藝方法。～㎜改寫成㎜后；則鍍層工序尺寸計算如下： 即： =D2基本尺寸?2 D2基本尺寸= +=D2上偏差?02 D2上偏差=+ 0=D2下偏差?ⅹ2 D2下偏差=+ 即： D2= 此時電鍍件的工序尺寸出現(xiàn)零公差的現(xiàn)象。即公差為零，這是由于組成環(huán)的公差與封閉環(huán)的公差相等。工序尺寸D2的公差為零，即D2必須加工得絕對準確，這實際上是不可能的。工藝上工序尺寸出現(xiàn)負公差和零公差是絕對不允許出現(xiàn)的，也是不符合公差原理的。因此工藝設計人員必需解決這個問題。2．套筒類電鍍件的工序尺寸出現(xiàn)負、零公差的解決方案在上述計算中出現(xiàn)兩種不符合公差原理的情況，我們應采取三種解決方案：（1）適當縮小組成環(huán)的公差～㎜的范圍改成㎜，工序尺寸計算如下： 即： =D2基本尺寸?2 D2基本尺寸= +=D2上偏差?02