探究箱体类零件工艺加工的先进技术小论文.doc

探究箱体类零件工艺加工的先进技术摘要：针对箱体主要加工表面提出了高速加工中心特种加工的加工工艺方案和编制原则, 并介绍了刀具、夹具的选择技巧。关键字：加工中心 特种加工 工艺方案Abstract: based on the main processing surface put forward the high speed machining center, special processing the processing technology of the scheme and the principle of, and introduced the cutter, jig choice skills.Key word: processing center special processing technology solutions引言： 众所周知，箱体是汽车、拖拉机、工程机械等整机产品的关键部件，制造工艺非常复杂，加工质量要求较高，因此，越来越多的生产企业采用柔性加工线加工箱体。本文将从以下几个方面介绍箱体零件加工工艺方案中的一些先进技术。一箱体类零件在加工中心机床上加工的先进技术1.1 箱体类零件在加工中心上加工方法的选择平面的加工方法平面在加工中心上的加工方法一般为铣削。孔加工方法孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗等。孔的具体加工方案可按下述方法制定：（1）对于轴承孔的加工，其加工工艺为：粗镗半精镗孔端倒角精镗。其中粗镗半精镗孔端倒角可安排在普通机床上先完成，留给加工中心的余量为 46mm（直径），然后在加工中心上精镗；在轴承孔系的加工中，一般先加工直径大的轴承孔，再加工直径小的轴承孔，特别是在两轴承孔系相距较近的情况下，必须采取这一措施。（2）轴承孔内的密封槽的加工可用锯片铣刀在轴承孔半精镗之后、精镗之前用圆弧插补方式完成。大直径孔的加工主要受刀库中刀具直径和机械手抓刀重量的限制，无法使用镗刀加工，因此其加工工艺一般为：立铣刀圆弧插补粗铣精铣。（3）对于直径小于 30mm 的孔，由于毛坯不需铸出毛坯孔，因此其全部加工内容都在加工中心上完成，其加工工艺为：锪平面打中心孔钻扩孔端倒角铰。有位置度要求的小孔，其加工工艺为：锪平面打中心孔钻半精镗孔端倒角精镗。为提高孔的位置度精度，在钻孔工步前安排锪平端面和打中心孔工步。孔端倒角安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。（4）在内腔两层隔板处有同轴度要求的孔，由于在内腔隔板处平面无法先行铣削加工，受铸件拔模斜度以及粗糙毛坯面的影响，在加工时会使钻头引偏，因此在第二层隔板孔加工时，必须用中心钻（或用硬质合金钻）钻出定心孔后，扩孔镗孔至要求的尺寸。其加工工艺为：在第一层隔板处打中心孔钻孔扩孔在第二层隔板处打中心孔钻孔扩孔通铰孔。（5）对于跨距较大箱体的同轴孔加工，尽量采取调头加工的方法，以缩短刀辅具的长径比，增加刀具刚性，提高加工质量。（6）箱体内的一些孔离内壁近，主轴无法接近，只能靠接长刀具悬伸加工，易发生振动，需采用减振的接长刀杆加工；（7）对螺纹加工，要根据孔径大小采取不同的处理方式。一般情况下，直径在 M6M22 之间的螺纹，通常采取攻螺纹方法加工；M6 以下、M22 以上的螺纹只在加工中心上完成底孔加工，攻丝可通过其他手段进行。1.2 箱体零件在编制工艺的原则（1） 先面后孔”的原则。由于铣削时，切削力较大，工件易变形，先铣面，可使其有一段时间的恢复，减少由变形引起的对孔精度的影响。同时提供稳定可靠的定位基准，从而减少后续钻头钻孔的引偏、崩刃和折断等现象，对于后序保证孔加工精度有利。（2） 先粗后精”的原则，箱体上所有相关孔系和平面都先完成全部孔的粗加工和铣面的粗加工后，再进行孔和平面的精加工。主要是减少或消除粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响。（3）相同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以缩短刀具移动距离，减少空运行时间。（4）在不影响精度的前提下，若机床工作台回转时间较换刀时间短，为了减少换刀次数，减少空移时间，可以用同一把刀把壳体上相同的部位都加工完，再换第二把刀。（5）对于同轴度要求很高的孔系，考虑加工中存在重复定位误差，采用连续换刀，连续加工完该同轴孔系的全部孔后，再加工其它孔，以提高孔系同轴度。1.3 加工中心刀具选择数控机床的刀具材料一般尽量选用硬质合金，如果精度要求更高，可选用性能更好、更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具。（1）箱体定位销孔加工一般采用整体硬质合金钻头钻孔，如果位置度要求较高，则采用小孔镗刀镗削加工；随着新技术新刀具的不断发展，可采用高精度复合钻头，双刃带设计，钻铰复合，刀柄与钻头柄部采用液压夹紧配合，使其安装配合精度能够达到 7 级，一次走刀即可保证箱体上定位销孔的位置和尺寸精度要求，从而可有效提高加工效率。（2）箱体轴承孔加工一般采用镗刀、复合镗刀，或采用可调三刃（两刃）错层粗、半精镗刀，其镗削精度高，一刀即可完成孔的粗、半精加工，并在镗削不同规格孔时，仅需更换可调滑块即可将加工直径范围增大约 40mm。在加工时可根据所加工孔的余量，计算后通过径向调整滑块，将余量分到每个刀片上；通过在每个滑块底部安装不同的刀垫，调整每个刀尖切削的先后顺序，一刀即可完成轴承孔的粗镗、半精镗加工，从而减少加工时换刀次数，节约了辅助时间，提高了生产效率。（3）箱体深轴承孔镗削，可采用重金属减振刀杆或阻尼减振刀杆，以达到减振效果，提高孔加工精度；（4）对于深槽铣削，用普通三面刃铣刀易发生振动，采用了错齿三面刃铣刀，并配以减振刀杆可有效地减少了切削振动；（5）对于两排以上孔的加工，一般采用整体硬质合金钻头钻孔扩孔铰孔，但其效率低，适合精度要求低的孔加工；对于精度要求高的孔加工可采用新型平头带尖直槽钻钻孔铰孔，并配以高精度液压刀柄，从而保证孔的尺寸精度和位置精度。（6）箱体上直径为 2035mm 的孔加工可采用 U 钻，通过钻孔铰孔就可保证孔位置及尺寸精度，同时大大提高了加工效率。（7）箱体上的小平面及半圆类沉窝等加工可采用新型钻铣刀，一次完成加工，且磨损后仅更换刀片，多功能使用达到方便、可靠。（8）对于深孔的加工，一般采用枪钻并配以高精度液压刀柄。1.4 加工中心夹具设计及使用中的问题夹具是加工零件时定位和夹紧可靠的重要保证。夹具设计的合理，才能保证零件的顺利加工和满足加工要求。在设计加中心夹具时需考虑以下几方面因素。（1）满足定位基准和夹紧要求。加工中心为工序集中加工，箱体在一次装夹中要完成铣、钻、镗等多工序加工，为了防止夹紧变形，满足精加工定位精度要求，通常采用辅助支撑减少变形量，其夹紧力应力求靠近主要支撑点，或在支撑点所组成的三角形内，并靠近切削部位及好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。（2）夹具与工作台面的连接方式。一般加工中心设备根据自身的加工特点，其工作台都有适合自身的便于夹具定位的结构，对于箱体来说，为保持其安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能根据机床的定位结构实现定向安装。（3）在夹具设计时，人为地在夹具上设计出找正基面和找正基准孔，同时给出其相对与夹具上零件定位面及定位孔的实际加工尺寸，便于夹具找正后，可直接确定零件各加工部位尺寸。（4）夹具设计时应给刀具运动轨迹留有空间，并尽量减少刀具加工时的空行程，提高加工效率。（5）箱体类零件在加工中易产生夹紧变形、切削变形。在粗加工时采用较大的夹紧力以承受大切削力，在精铣面、精镗孔时，编一个任选停止指令，人为将压板放松后，使工件消除变形后重新用较小的夹紧力以满足精加工精度要求。以上箱体零件在加工中心机床上加工的工艺，是根据多种箱体加工特点总结出来的，实践证明能有效地提高加工精度和加工效率。综上所述我们介绍了箱体类零件在加工中心机床上加工的工艺，其次我们再探究下箱体类零件的特种切割的先进加工技术。二箱体类零件的特种切割的先进加工技术2.1 特种切割工艺简介根据箱体的结构和用途，结合国内加工水平以及设备的分布地理位置，主要选用水切割、激光切割、以及水下等离子切割等特种加工设备，这类设备具有如下特点。水切割设备 ：在毛坯上完全没有热和力的作用，切口表面不变形，且无毛刺及材料的组织畸变。水射流装置可切割板料、精确直角、打小孔、开窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非导热材料）。切口可从制件表面的任意点开始。切口宽度较小，从而可保证节约材料，降低能耗。工艺过程具有柔性、生态洁净等特点。我们着重介绍一下激光切割。2.2 激光切割设备（1）切割质量好：1）切缝细 ：由于激光光斑小， 0.1 mm 0.2mm。2）割缝表面的粗糙度可低至十几 m，因此有些零件切后不需机械加工，即可直接使用。3）材料经激光切割后，热影响区宽度仅为 0.01mm 0.1mm，性能不受影响而且变形小。4）切割几何形状好 ：切缝两边平行并且与表面基本垂直，切割零件的尺寸精度可达 0.02mm。（2）切割效率高、切割速度快 ：切割低碳钢、不锈钢、钛板这类材料，切割速度可达每分钟数米至数十米。（3）可切割多种材料 ：激光可用于金属材料的切割，又可用于非金属材料的切割。水下等离子切割设备 ： 1）采用自动升降水工作台，具有占地面积小，快速充放水的特点，可以最大限度的降低粉尘，噪声，弧光的污染 ； 2）具有适应水下切割所需要的割枪快速定位装置 ； 3）具有保证工件切割精度的弧压控制装置 ； 4）优质快速高效的供排水装置，方便、效率高； 5）可满足低碳钢、不锈钢、铜等多种材料的切割 ； 6）定位精度高，加工效率快，可适用于多种行业 ； 7）切割形状 ：可编程切割直线和圆弧构成的任意平面形状钢板零件。由于箱体结构复杂、零件尺寸大小不一致、精度要求各异、特殊要求多、工艺过程交叉、工艺过程较长、材料加工难度大、洁净度高、管理措施和工艺手段并用、部分加工方法和设备需要经过多次试验，所以要保证该大型箱体的高真空度和高洁净度、尺寸精度、气密性、尺寸稳定性等方面的要求，就必须采取特殊方式和特种工艺。尤其是大型 304 不锈钢板（6200mm2800mm10mm）外形加工完毕后还要整体进行电解抛光处理，处理完毕后还要考虑残留物的酸碱性和残留物的成分分析。因此进行制造过程监控是非常重要。2.3 制造流程及其工艺分析（1）原材料采购及验收板材由指定的生产厂家和供货下料单位及设备生产单位联合签定采购合同，质量证明书、牌号、外观状态和尺寸，相关资料齐全并存档。不锈钢矩形管及碳钢板等都得有材质单及相关资料存档。（2）下料不锈钢板料的下料采用水切割激光切割、水下等离子切割等的方式来下料，长、宽的尺寸误差小于0.3mm，对角线误差小于 0.4mm。矩形钢管采用带据下料，机床平头方法，保证尺寸精度。筋板采用火焰切割下料，刨床、刨平。（3）机械加工板料的焊接坡口采用刨边机来加工，各种法兰、圆和方管道都由车、铣、刨、磨等加工手段来完成。（4）表面抛光由于箱体内部的不锈钢板组焊后不易抛光，因此在板料状态下进行预选整体抛光之后，然后切割下料，再进行组焊。（5）组装焊接组装焊接分几步来进行 ：1） 在 9m 3m 的 组 装 平 台 上先把矩形管和顶板、底板、侧板组成组件（加强筋暂不组装）矩形管和板间距离定好，点焊牢固，并对每个组件画好中心线。2）把端板上的方法兰及方形管道组焊在一起，用振动法消除应力稳定尺寸，二次加工方法兰孔，两端法兰以同样基准来加工，保证孔位及法兰端面与方管道垂直。3）在旋转平台上，以 500mm1500mm 的弯板为基准，将顶板组件、底板组件、侧板组件组合在一起，用弯板及旋转平台，找其垂直度，各板中心线对齐，内部加上临时工艺支撑，并点焊牢固。压紧支撑牢固防止组装后的变形和焊接变形。为保证焊接质量，箱内采用钨极氩弧焊，箱体外部采用断点加强焊。4）把焊完的箱体通过振动消 应 力 稳 定 尺 寸， 处 理 时 间 25min 30min，然后角焊两端的方法兰用束光对准端板两端方法兰上的孔同心点可以进行焊接。5）把各种法兰接口的门子，通导口按图纸及工艺要求焊好。6）最后把外部点好的加强筋及外焊缝接设计图纸及工艺要求进行断续焊好。（6）整体消除应力稳定尺寸的处理传统热处理方法不适于大型不锈钢构件消除应力稳定尺寸处理，因为在 460/s 下低温加热不能充分消除应力，稳定尺寸，而提高温度会造成碳化物结晶解析出。另外氧化表面也不好处理，采用振动时效在周期性激励振的作用下，使工作谐振而松驰残余应力，可使工件内应力降低并均匀化，对稳定工作尺寸，提高精度保持性有良好作用。时效处理时通过拾振器确定谐振频率，处理时间为 25 min 30min。（7）真空检漏根据工程设计图纸的要求进行氦质谱检漏。（8）表面处理内部进行清洗，因为内部钢板都经过电解抛光处理，用清洗液清洗即可。清洗效果使用去离子水喷水进行检验，去离子水在板面全部摊开即为清洗干净。外部表面处理采用清水（中性）冲洗干净即可。2.4 保证措施（1）保持真空箱体内的洁净措施。由于箱体成形后不易于进行表面处理，因此在组焊前对板面先进行抛光，容易抛光好。组焊成后只进行清洗，清洗效果使用去离子水喷水进行检验，去