薄壁筒型零件的工艺研究

薄壁筒型零件的工艺研究摘要：薄壁类零件刚度差、极易变形，并且在加工完成后短期或后期使用过程中，也会由于受到工件残余应力的影响从而导致二次变形，如何控制加工变形，成为了机械加工行业一个棘手的问题。在目前的国内外研究中，薄壁筒型零件通常在刚加工完之后是符合精度要求的，但在过一段时间后，工件会由于自然变形过大从而导致失效。通过对大量资料以及工厂加工过程中实际遇到的问题的总结分析，对薄壁筒型零件的结构特点和加工变形各种影响因素进行深入的探究发现，工件的结构与材料，装夹工艺、切削热、切削力等都是导致薄壁筒型零件变形的因素。针对各种影响因素总结相应的控制方法。分析多种加工方式，明确薄壁件的装夹方式和夹具、合理选择切削刀具、确定与之配套的切削工艺、实现薄壁筒型零件最大精度切削。综合选择出一套加工技术生产效率高、加工表面质量好、环境污染小的制造方案，使各工业部门可以用于高效率大批量生产。关键词：薄壁筒型零件，加工精度，加工变形，加工工艺，车削IStudyontechnologyofthin-wallcylinderpartAbstract：Thin-walledpartsareeasytodeformationandhavepoorrigidity,andthereisasecondarydeformationduetotheinfluenceofresidualstressofworkpieceduringtheshort-termorlaterusingprocessaftertheprocessiscompleted,sohowtocontroldeformation,thething,becameatoughproblemtothemechanicalprocessingindustries.Inthepresentresearchathomeorabroad,thin-walledcylinderpartsoftenmeettheaccuracyrequirementsjustafterprocessing,however,afteraperiodoftime,artifactcannotworkduetotheoversizenaturaldeformation.Accordingtoagreatdealofsummaryandanalysistothepracticalproblemsintheprocessandalargeamountofinformation,wecanundertookanin-depthstudiesonstructureofthin-wallcylinderpartsfeaturesanddeformationfactors.Followingfactorswilloccur:thestructure,thematerialoftheworkpiece,clampingtechnology,cuttingheatandcuttingforce,andotherfactorscanalsoleadtodeformationofthem.Aimingatdifferentfactorsandsummarizingthecorrespondingcontrolmethods.Byanalysingmultipleprocessingmethods,weneedtoclearanddefinitethin-walledworkpiecemethodofclampingandtheirfixture,choosecuttingtoolsrationally,andmakesurethesetofcuttingtechnologysoastoachievingmaximumprecisioncuttingofthin-walledcylinderparts.Chooseafeasiblemanufacturingundercomprehensivelythinking,containingasetofprocessingtechnologyofhighproductionefficiency,goodsurfacequality,fewenvironmentalpollutions,sothattheycanbeusedforefficientmassproductionbyalloftheindustrialsectors.Keywords:Thinwallcylinderparts、Themachiningaccuracy、Machiningdeformation、Theprocessingtechnology、TurningII目录1绪论.11.1研究对象及其重要意义.11.2薄壁筒型零件的特点与结构加工动态特性.21.2.2薄壁筒型零件结构的加工动态特性.31.3本课题研究的主要工作.32薄壁筒型零件工艺的研究与分析.42.1薄壁筒型零件加工的装夹方式与夹具选择.42.1.1离心式自紧夹具.42.1.2弹性夹具.52.1.3弹性胀圆心轴.62.2薄壁筒件车削工艺分析.82.2.1切削用量对薄壁零件的影响.82.2.2合理选择刀具的几何角度.92.2.3切削液对薄壁零件的影响.93薄壁筒型零件加工的几种方法.113.1常用切削工艺.113.2薄壁筒型零件的双刀切削法.113.3胀形工艺.123.4旋压成形.133.4.1旋压分类.133.4.2正旋与反旋.133.4.3薄壁筒件旋压成形特点.144薄壁筒型零件的工序分析.164.1零件的分析.164.1.1零件的用途.164.1.2零件的工艺分析.164.2确定零件的毛坯.174.3加工工件的工序以及定位基准.18III5结论.22参考文献.23致谢.2501绪论1.1研究对象及其重要意义随着军事领域高速、高机动性指标的要求不断提升，各大名用和军工企业对薄壁件的需求也愈发提高。大部分薄壁筒类零件在加工过程中都会因为一定的夹紧力、切削力、切削热等因素而导致工件加工变形。在多种因素的影响下，再结合相应工艺法补偿和人工校形，明显降低了生产效率明显，并且加工的质量也变得难以控制。综合分析导致零件发生形变的因素，主要包括材料去除过程中所产生的热量、切削力的改变以及夹具夹紧力等。在加工过程中，加工零件形成最终变形通常是这些因素综合影响的。为了更加确切地掌握各因素对薄壁零件加工变形的影响，结合当前国内外研究现状，以及薄壁零件加工领域正在展开的科学研究，探索和进一步进行本课题的研究。薄壁筒型零件的特点是刚度差、极易变形，并且在加工完成后短期或后期使用过程中，也会由于受到工件残余应力的影响从而导致二次变形。如图1所示的薄壁件，加工完成受到残余应力自然释放而导致二次变形，零件因此报废，增加了成本，浪费了材料。国内对于薄壁零件的加工一般采用数控机床加工制造，而国内大部分企业对此类零件缺乏相应的制造经验和知识积累。薄壁零件在数控加工后都存在一定程度上的加工变形，例如弯曲、扭曲、和两者组合导致的变形，导致零件的加工精度不达标，甚至变成废品，显著制约着整体结构的加工进度和加工成本的控制。截止到目前，薄壁零件的加工变形仍然存在一部分研究盲点未被充分掌握。对于目前薄壁零件加工中存在的这些问题，依然缺乏系统、深入的理论和应用。1图1.1薄壁零件受残余应力影响后的变形1.2薄壁筒型零件的特点与结构加工动态特性1.2.1薄壁筒型零件的工艺特点以下为薄壁筒型零件的几个工艺特点：一、薄壁筒型零件的尺寸比较大，结构比较简单，主要是零件的壁厚较薄，在加工时很容易产生加工变形。所以加工过程中，尤为重要的就是对工件的变形控制和矫正。二、薄壁筒型零件由于工件自身壁厚薄，零件在加工过程中刚性必然会不断降低，必然会对零件造成无法预测的切削振动，切削振动的存在，严重影响了零件的加工精度。三、加工薄壁筒型零件时，对于零件的加工尺寸精度以及协调精度要求都特别的高，例如槽口、结合孔、以及接头等。加工这类零件，必须在符合协调依据，这样才能提高加工尺寸精度和协调精度。4、薄壁筒型零件的选材通常为易切削的材料，即使容易切削，但加工变形的控制问题才是重中之重。常规的加工工艺并不能保证加工精度，而且易切削的材料的缺口敏感性强，要达到表面粗糙度要求，通常采用手工或机械来打磨，打磨占用了总工作量的1/5多，严重影响工件的加工效率。通过加工技术的进一步完善和发展，2因打磨引起的工作效率降低也会逐渐减少。1.2.2薄壁筒型零件结构的加工动态特性国内外目前对薄壁筒型零件加工振动的研究较少，薄壁筒型零件本身的加工也较难，再加上薄壁筒型零件的壁厚比较薄、加工工艺性差，又有较高的精度要求，同时还受切削力、切削热、装夹力等因素的影响，非常容易发生加工变形和切削振动，所以，很难保证薄壁筒型零件的加工质量。目前薄壁筒型零件加工振动存在的一些问题可以分为以下几点：一、由于零件结构的特殊性以及加工手段方面存在很大问题，所以整体薄壁筒型零件的加工，主要采用数控加工和高速切削。目前数控加工与高速切削加工的技术还不够完善，有待进一步提升。二、在加工工艺方面，必须选择合适的径向切深ae，轴向切深ap，转速n、每齿进给量fz以及刀具。充分分析选择怎样的切削削用量才能降低切削振动，选择怎样的切削削用量才能使得零件加工精度与表面精度满足加工要求。对零件加工振动的研究是非常有必要的，加工振动严重影响着零件的质量。三、目前国内外关于动态模型和动态铣削力的研究较少，所以通常使用的切削力模型和振动模型，都是车削加工和静态模型。为了促进薄壁件加工的发展，需加快研究的步伐。1.3本课题研究的主要工作本文主要研究工作如下：针对薄壁筒型零件刚性差、加工工艺性差、容易发生加工变形和以及切削振动等情况，1、分析加工难点与通常加工方法可实现性，选用最佳加工技术。2、分析多种装夹方式。3、选择合适的切削刀具。4、分析合适的切削工艺分析薄壁筒零件工艺的影响因素，选择最合适的加工工艺方案和相关的控制措施，合理的解决各工业部门该类零件加工困难的问题。32薄壁筒型零件工艺的研究与分析2.1薄壁筒型零件加工的装夹方式与夹具选择2.1.1离心式自紧夹具为了降低零件反夹后圆柱加工面的同心度误差，设计出一种适用于车削筒形薄壁零件的离心式自紧夹具（如图）从图上我们可以看出，此夹具主要有4个部分，分别为连接法兰1、定心圆盘2、中心隔离块3和八块离心夹紧块4。夹具的装配与使用：1、将离心式自紧夹具用螺钉连接起来，使用车床本身的三爪夹头来夹持夹具或者安装在普通车床的连接法兰盘上。图2.12、将工件装入定心圆盘2。当运行车床之后，夹具会随车床的三爪夹头一起旋转，八块离心夹紧块受到离心作用，会向外张开，夹紧薄壁筒形零件，方便车削薄壁件的外圆。4在做这种夹具设计制造时，必须使夹紧块的A处保留适当的距离。这种夹具可以用于成批生产，如果工件的尺寸发生变化，只需更换离心夹紧块和定心圆盘，夹具依然可以使用。2.1.2弹性夹具薄壁筒型零件因自身的工艺要求，导致加工工序和各工步都十分困难。为了解决这个困难，现设计一套自动定心弹簧套筒夹具，工艺改为先镗孔在以孔为基准车削外圆，目的是保证该最终工件的尺寸误差，完全达到图样设计要求，但是并不会提高加工精度。一、弹性夹具的结构原理弹性元件受力后会产生均匀弹性变形，利用这个原理，定心弹簧套筒夹具可以自图2.21.心轴体2.弹性套3.销钉4.锥面体5.垫圈6.螺母动定心和夹紧工件。这种自动定心弹簧套筒夹具，具有夹紧行程小，结构简单，定位可靠，定心精度较高，并且可以迅速装夹工件，降低辅助时间，提高工作效率。弹性夹具的装夹：1、将螺母6紧固。2、将套在心轴体1上的锥面体4向左移动，使其锥面体4的圆锥面与弹性套的圆锥面进行相对滑动，弹性套依靠自身的弹性变形的恢复力松开工件，工件自动向左移动，完成定心和夹紧工作完成。3、加工结束后，通过松动螺母6，使弹性套能够用空间进行弹性变形，将工件松开。销钉3能够固定弹性套，避免发生转动。5二、主要特点（1）结构简单，便于操作。（2）工件只需要开工时进行定位，之后不用再次定位，保证了加工时各个加工基准的位置稳定，提高了工件的加工精度。（3）减少了加工时的装夹次数，确保了定位可靠。装夹也变得简便，明显减少了工时，提高了生产效率，同时节约了生产成本。三、弹性夹具使用效果多次实践表明，这套夹具完美解决了零件不同轴的问题，而且没有改变工件的尺寸公差，提高了工件的质量和精度。如果将该夹具安装在数控车床上，弹性套锥面生产的工作效率和质量都会明显增强。在我们生产的过程中，经常出现相似装配体的加工。在这套工件的加工过程中，保证加工精度最有用的方法便是减少定为次数，一次定位的误差明显最小。同时为以后的产品加工积累了一定的经验。2.1.3弹性胀圆心轴薄壁筒型零件的刚性差，在加工完成后，会出现表面粗糙度差以及圆柱度超差等现象。通过对上述问题产生的原因进行分析，会发现:1、如果刀具参数或切削用量选择不合理，那么加工表面时，表面粗糙度就会产生很大差别，并且导致难以排屑。2、夹紧方式，筒壁壁厚，工件刚度都可以导致圆柱度超差。当采用径向力夹紧时,夹紧力的大小会对圆柱度造成不同的影响，太小则不能满足粗加工的要求，太大则引起薄壁筒行零件产生塑性变形。3、刻槽时由于切削共振，导致筒体加工变形，导致刻槽深度不一致。薄壁筒精加工，先进镗孔，再外圆车削，这样即使增加切削用量，零件也不会因此产生太大的切削变形，提高加工效率的同时，增加了加工精度。对于后期薄壁筒件表面长槽的切削，弹性胀圆心轴最大程度的满足薄壁筒件表面槽深深度公差要求。精镗内孔到适合的之前，应该将工件壁厚加工到一定的刚度，这样才可以保证薄壁筒件圆柱度公差和壁厚的分布均匀。这种弹性胀圆心轴，因为可以进行大余量切削，所以可以明显提高产品的质量、减少加工成本、提高生产效率等。6图一弹性胀圆心轴的设计。在薄壁筒件的两侧交叉加工出六个等间距长槽，在距端面槽处钻直径为的孔。锥面角设计为X=25，可以避免筒体两m15mR5端锥面自锁。在轴的倆端分别钻一个中心孔，后续加工时工件的定位更加方便。图2.3弹性胀圆心轴上的筒体材料，一般情况选用45钢。粗加工完成后：1、需要将工件进行调质。要使材料具有较好的弹性良好且具有一定的切削加工性能，通常调质到HB242287。2、在筒体外留圆薄壁筒孔径偏差-0.8mm。3、筒体的加工尺寸误差不应太大。4、加工完后，按照图1将加工好的端盖与轴装配好5、以轴中心线为基准，通过外圆磨床，将筒体外圆尺寸打磨至低于加工工件孔径0.20.3mm。6、卸下端盖和轴。7、用电火花线切割在筒体两端交叉切出6条等间距长槽和孔。实际操作显示，弹性胀圆心轴装入待加工工件薄壁筒内孔后，胀紧内孔加工并不不能达到预期的效果。胀圆心轴与工件薄壁筒内孔装配并且紧固螺母后，只有工件的两侧胀紧，而工件的中间却仍然有空隙。随之切削加工，当刀具运行到空隙处，工件仍然会产生振动，难以保证加工精度。通过分析总结，在弹性胀圆心轴筒体6个等分槽切割完成后，再将筒体外圆的尺7寸通过弹性胀圆心轴撑到大于加工工件薄壁筒体内孔尺寸1.5mm2mm。焊接筒体两侧开槽处，使用外圆磨床将筒体直径加工到d，用锉刀去掉焊接点，拧松弹性胀圆心轴上的螺母，加工零件薄壁筒体内孔D大于胀圆心轴上筒体外圆直径d，使弹性胀圆心轴可以方便的与薄壁筒进行装配。使用这种方法就能够满足薄壁筒后续加工侧槽。该弹性胀圆心轴结构简单、加工简易、方便应用，不需要同时准备多种心轴，造成工序上的麻烦。可以顺利的与工件装配，具有更高的精度定位。与常用的心轴相比，这种装置具有更高的工作效率，生产的产品精度更高。为同类型的薄壁零件加工提供了参考。2.2薄壁筒件车削工艺分析2.2.1切削用量对薄壁零件的影响薄壁筒型零件受到多方面的影响，都会导致车削时工件变形。从机械制造工艺学我们学习到，切削力取决去切削用量的选用。切削用量的三个要素分别是背吃刀量，进给量以及切削速度。通过合理分析与选用参数，可以极大的降低fv切削造成的变形，对于保证加工质量、提高加工效率和降低生产成本具有重要意义。通常背吃刀量大小与切削力的大小成正比，但是切削力随进给量增加，切削力只增加7/10左右。加工工件时，切削力可以根据公式（式faFpz202.1）切削力是系数与背吃刀量、进给量的乘积。当同时增大和f,那么切削力也pazF会增大，同时导致工件的变形变大。这特别不利于薄壁筒型零件车削加工；如果减少，增大f，切削力依然会减少一点，但相对来说，工件表面的残留面积会有所pa加大，表面粗糙度值大。如果工件的强度低，则薄壁零件的内应力就会相应增加，一样会影响零件的加工变形。综上所述，在粗加工时，和f尽量取大一点；在精pa加工时，一般在0.20.5mm，f一般在0.10.2mm/r。V不会对切削力的造成太大pa影响。根据工件的加工材料、工件D、刀具的材料与刀具的切削角度，通常取切削速度为6120m/min。精加工时，尽量用较大的切削速度。加工过程中，必须采用一8定的措施，预防工件的共振，挺高工件表面的加工精度。刀具的使用寿命会受到切削速度的影响。切削速度越高，刀具越容易产生磨，刀具的磨损会引起工件的不稳定变形。综上所述，薄壁筒型零件高效率车削的前提，是对切削用量的合理分析与选用。影响大小的因素还有很多，例如加工材料的物理性能、力学性能、化学成zF分以及材料的热处理状态。2.2.2合理选择刀具的几何角度在薄壁筒型零件的车削工艺中，刀具几何角度选择需要通过多方面的分析和计算，我们可以从机械制造工艺学中知道，刀具的主要几何角度对切削力的影响是很大的。前角越大，刀具的楔角就会越小，刀具强度也减弱，散热速度减慢导致切削热增加，加快刀具的磨损。工件材料强度好、硬度高，则选择较小的前角。刀具后角表2.1材料刀具前角后角车削薄壁零件高速钢刀具530612车削铸铁高速钢刀具18车削薄壁零件硬质合金刀具24车削铸铁硬质合金刀具5012的大小会直接影响刀具与工件表面的摩擦情况。通常情况精车时的后角越大越好，粗车时后角越小越好，但后角不宜过大，后角过大刀具的强度会变弱。主偏角一般在范围内。车削薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角为好。刀具副偏角的309大小，影响着刀具和已加工表面间的摩擦情况和工件表面粗糙度值的大小。车薄壁零件时，副偏角一般取。粗车时取较大的副偏角，精车时取较小的副偏角。8152.2.3切削液对薄壁零件的影响在工件的车床切削加工过程中，会产生大量的热量。这些热量通过热传递传到刀具上，降低了刀具的硬度，同时加快了刀具的磨损。并且这些热量会导致工件受9热发生变形。因切削热引起的变形在薄壁筒型零件的加工中是很常见的，如何控制切削热是研究加工工艺的重点之一。减少加工过程中产生切削热，不但使得加工尺寸和几何精度也提高，保证工件表面加工粗糙度，还可以延长刀具的使用寿命，保证了工件的加经济精度，降低了加工成本。加工薄壁筒型零件除了上述所分析的几种情况外，还与薄壁零件的安装、定位零件、夹紧装置以及夹紧力的大小有关。总之，减少薄壁筒型零件在加工中的变形，是车削工艺的关键。103薄壁筒型零件加工的几种方法3.1常用切削工艺通常普通机加工的工艺路线:选取毛坯件粗车外圆面以加工后外圆轴线为定位基准粗镗内孔以内孔定位依次加工各外表面利用V形块定位轴线为基准金刚石刀具精镗内孔以短销定位轴线为基准金刚石刀具精车外圆面。这种将粗加工和精加工用多个工序依次交换加工的方法，不仅使繁琐的工序变的简单，而且使精加工完美的修正了粗加工过程中产生的变形，也减小了切削力和切削热对加工变形的影响。一般情况，我们会采用的心轴为夹具，因其结构简单，安装过程中造成的误差小，所以更能保证较高的位置精度。这种工艺路线的缺点在于：粗加工和精加工用多个工序依次交换加工，则需要多次拆卸安装，导致工序繁多，势必增加切削时间和辅助时间，降低工作效率。况且这种连续的装卸，对劳动者的技术以及体力的要求颇高，不能应用于大批量生产。所以最重要的就是找到一种方法缩短切削时间和辅助时间来提高生产率。3.2薄壁筒型零件的双刀切削法如果将若干个工序用一个复合工序完成，工序基本时间必将减少，生产效率也因此得到提高。双刀切削便是以此为出发点研究的设计的。双刀切削即对外圆进行车削的同时，对工件进行内孔镗削。其工艺路线为:毛坯装夹车平端面粗加工半精加工采用金刚石刀具进行精加工切断。双刀切削法，采用两把刀具同时对零件的内圆与外圆进行加工，使若干个工序用一个复合工序完成，翻倍减少工艺用时。该加工方法并不需要心轴，在加工过程中，只需要进行一次装夹，直接缩减辅助时间。双刀切削法需要特殊的加工机床实现：1、车刀与镗刀相对工件位置应保持一致。2、内圆和外圆的两把刀具同时切削，使径向力基本抵消。3、内、外圆切削的切削余量应尽量相同4、需要限制工件轴向尺寸，避免产生振动。115、排屑需要通畅，冷却液充足。针对双刀切削的特殊要求，研制了薄壁筒件专用数控车床。其主要特点如下:1.双刀切削所需的运动除主运动和轴向进给运动外，外圆车削和内孔镗削需要各自独立的横向进给运动，在专用车床中X、Y、Z三坐标分别实现外圆、内孔和轴向进给运动；在外刀架增加了一个辅助轴向运动用于调整车刀与镗刀的纵向相对位置。2.双刀切削在加工过程中，只需要一次装夹，所以对刀具的切换要求准确、快速，数控可转位刀架的重复定位精度高，所以外圆和内孔都可以采用这种刀架。3.零件刚性弱，并且夹紧力的分布不均匀或者过大都会对工件变形影响大，因此需要特制一种三爪卡盘。4.机床中需要安装一套冷却液自动循环系统，用来提供足够的冷却液，避免工件因切削热而产生变形。5.切削内孔是产生的切屑排放问题，可通过合适的刀具角度，及时清理断屑槽来解决。最主要的不是解决排屑问题，而是减少断屑。6.在机床中安装气动导向消振装置，不仅可以增强工件的刚性，而且可以大大提高双刀切削的工作效率。3.3胀形工艺胀形工艺，即通过特定的模具，选择合适的动力源冲压毛坯，降低零件的厚度，增大工件的表面积，最终获得设计所需要的形状。胀形工艺中，胀块的运动会对毛坯料内表面产生一种内力，的这种内力可以导致工件变形，通过控制内力，使内力达到一定的数值，毛坯便会产生与内力作用性质相对应的变形，然后撤去内力，工件定型不恢复，因此得到符合设计要求的零件。胀形工艺是通过胀胎来保证薄壁筒形零件的尺寸精度，所以可以确保稳定的质量，无需对工件进行校形便可以正式投入使用。胀形夹具需要设计一种转换机构，这种转换机构可以把轴向上拉力改为径向扩张力。查阅相关资料，总结和分析其他胀形工艺，选择确定适合加工薄壁筒型零件的胀形工艺，通过人工调整胀胎的行程，控制多瓣胀胎的扩张运动，使得零件在径12向胀大产生变形，并且达到预期的尺寸。顶杆分别与芯轴组件和胀块组件成活关节联接，因此在运动过程中的磨擦力很小。在胀形过程中压力角的值不断变化，并且零件随着离加工完成的时候越近，即被加工零件受到的的变形阻了越大时，角越小。根据水平推力Q和轴向拉力F的换算关系:可知，当轴向拉力不改tgFQ/变的情况下，角与水平推力呈反比状态，具有增力效果。采用胀形工艺使筒形薄壁件成型的方法经现场生产证明：在胀形工具所适应的加工范围内，在合理的工艺参数保证下即可确保零件成型。该工艺是夹具的使用变的简易，而且工作效率也得到了大幅提高。3.4旋压成形3.4.1旋压分类旋压加工分为普通旋压与变薄旋压。（1）普通旋压：旋压过程中，随着毛坯形状和直径的不断改变，而工件的厚度不会因此受到影响或者影响不大。（2）变薄旋压：综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧和滚压等工艺特点，用于成形薄壁空心回转体零件的一种金属压力加工方法。3.4.2正旋与反旋表3.1旋向定义固定端芯模上滑动区用途正旋材料的流动方向与旋轮的进给方向一致起旋端未形成区高精度的薄壁筒形件，如导弹壳体、雷达舱以及高压容器等反旋材料的流动方向与旋轮的进给方向相反末端形成区延展性差而不能承受拉伸应度力的毛坯，如铸坯和焊坯13薄壁筒型零件通常用正旋工艺，因为正旋旋压力小，所以加工时产生的扩径小，材料的堆积密度较小。管形件通常用反旋工艺，因为反旋部会因为芯模的长度限制工件长度，并且装夹方便。正旋和反旋各有个的优缺点，二者相辅相成，可以提高生产14效率。相关计算，转速：正旋时f0.251.0mm/r，反旋时f0.10.5mm/r，厚料取较大值。旋压力：近似计算为图3.1正旋与反旋（式)(0NftKFB3.1）（式)(cot0fDftr3.2）（式)(t0NfftKFrBZ3.3）(式3.4）式中系数；BK平均应力(MPa)；D旋轮直径(mm)；tttB1lnl)(15r旋轮的工作角。3.4.3薄壁筒件旋压成形特点根据国内外的研究情况可知，薄壁筒件的成形加工与厚壁件相比，主要成形特点有以下几点。1、薄壁材料具有流动稳定性。薄壁筒型件在反旋成形过程中，变形区材料会分别向前后流动。前后流动的量并不会相等，如果向后流动的量比向前的小，材料会沿旋轮前端移动，增大了旋轮的压下量，同时旋压力也有所增大。由于薄壁筒型零件的刚度分布不均匀，会导致局部失稳，直接导致整体结构的失稳，造成零件无法正常使用。2、壁厚的不同导致工件与芯模间隙的敏感性不同。薄壁筒零件成形时变形区材料流动相对较少，工件与芯模间隙的大小则严重影响着旋压成形的最终结果。间隙过大会使部分材料向加工零件的内侧流动来填补空隙，导致内径缩径和实际压下量增大，破坏加工零件的结构。反之，如果间隙过小会影响材料在轴向的流动，也会破坏结构。三、壁厚的不同导致残余应力不均匀分布。残余应力的分布不均匀对薄壁零件的加工影响非常大，零件局部尺寸和形状会都会因此发生改变，严重降低工件的加工精度甚至变为废品。164薄壁筒型零件的工序分析4.1零件的分析4.1.1零件的用途题目所给的零件为某装甲车的炮管，所有材料为40Cr，这种材料调质处理好，还使用于氰化和高频淬火处理，切削性能好。该零件加工精度要求高，加工工艺性差，加工过程中需要进行多次的校验。4.1.2零件的工艺分析图4.1零件图根据互换性与技术测量的标准公差表可以确定，外加工的表面、087.12、以及、端面的公差值。036.12912.0348035.036.12875公差等级为IT14，表面粗糙度Ra=12.5m。依据机械制造技术基础7.017课程设计指导书可以知道：可选择的加工方法是粗车。以下所用资料与上述相同。公差等级IT9级表面粗糙度Ra=1.6m。036.129选加工方法：粗车半精车。公差等级IT11级表面粗糙度Ra=1.6m。12.0348选加工方法：粗车半精车精车。公差等级IT12级表面粗糙度Ra=12.5m。035.选加工方法：粗车。公差等级IT12级表面粗糙度Ra=12.5m。035.92选加工方法：粗车。公差等级IT12级表面粗糙度Ra=0.8m。036.128选加工方法：粗车半精车磨削。端面表面粗糙度Ra=12.5m。选择的加工方法：粗车。端面表面粗糙度Ra=12.5m。75选择的加工方法：粗车。选择粗车半精车攻螺纹的加工方法。g629M2）钻孔以及螺纹孔。154.07H6280M选择粗镗半精镗磨孔攻丝的加工方法H8表面粗糙度Ra=0.8m154.02可选的加工方法：粗镗半精镗磨孔。4.2确定零件的毛坯18零件加工采用工厂内现有毛坯，尺寸为108221162。4.3加工工件的工序以及定位基准工序1选取毛坯件108221165工序2以左端面为粗基准加工右端面，加工尺寸不小于。以轴线为基准13.06公差等级IT14级，选定粗镗内孔，加工尺寸不大于。74.0工序3移印记与端面上工序4以轴线加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车加工外圆表面，以轴线为加工基准加工，以右端面087.16087.95为基准加工尺寸为。3.0195以轴线为加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车加工外圆表面，以右端面为加工基准加工尺寸。02.435.012工序5以左端面为加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车加工右端面，加工尺寸为。13.05以轴线为加工基准，公差等级IT11级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为半精镗加工内孔，加工尺寸为，以右端面为基准加工深度尺寸为。19.07435.01工序6以轴线为加工基准，根据加工粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为半精镗加工通孔，加工尺寸为。19.0工序7以轴线为加工基准，公差等级IT13级表面粗糙度Ra=6.3m选定加工方法为半精车工左端外圆，加工尺寸为。054.63以轴线为加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗车外表面，加工尺寸为。以左端面为测量基准加工尺寸为。087.9237.019以轴线为加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗车外表面，加工尺寸为。以左端面为测量基准加工尺寸为784h14。087.37.0以轴线为加工基准，公差等级IT13级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为半精车外表面，加工尺寸为。以右端面为测量基准加工尺寸为。054.435.012工序8移印记与外圆面上工序9为轴线为加工基准，公差等级IT9级选定加工方法为粗镗半精镗加工内孔，加工尺寸为，以右端面为测量基准加工尺寸为。074.8435.01工序10轴线为加工基准，公差等级IT9级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗镗半精镗加工内孔，加工尺寸为。074.8工序11以右端面为精加工基准，表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗车加工左端面，加工尺寸为。148工序12以轴线为加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车外表面，加工尺寸为。087.以轴线为加工基准，公差等级IT13级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车外表面，加工尺寸为。以左端面为测量基准，加工尺寸是，054.8435.08以右端面为测量基准，加工尺寸是。7.01以轴线为加工基准，公差等级IT12级表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车外表面，加工尺寸为。以右端面为测量基准，加工尺寸是。035.87.031工序13移印记与外圆面上054.工序14检验外圆面与内孔的壁厚差不得超过0.3mm。.08074.8工序15校直。工序16进行时效处理。工序17轴线为加工基准，表面粗糙度Ra=0.8m选定加工方法为磨孔加工内孔，20加工尺寸为。154.0*27工序18以轴线为加工基准，公差等级IT14级表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗车外表面，加工尺寸为。087.12以轴线为加工基准，公差等级IT6级选定加工方法为粗车半精车加工待制外表面，加工尺寸为。g6295M012.3495以轴线为加工基准，公差等级IT9级表面粗糙度Ra=1.6m选定加工方法为粗车半精车精车外表面，加工尺寸为。倒角尺寸为R=0.6mm。036.12以轴线为加工基准，公差等级IT12级表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗车外表面，加工尺寸为。035.92以轴线为加工基准，公差等级IT11级表面粗糙度Ra=1.6m选定加工方法为粗车半精车精车外表面，加工尺寸为。以右端面为测量基准加工尺寸为12.0348。37.0车60倒角，表面粗糙度Ra=1.6m选定加工方法为粗车半精车精车。工序19以轴线为加工基准，在车床上利用螺丝车刀攻丝。工序20在铣床上铣六方，加工尺寸为。435.09工序21移印记与六方上。工序22以轴线为加工基准，公差等级IT11级表面粗糙度Ra=1.6m选定加工方法为粗车半精车精车外表面，加工尺寸为。以右端面为测量基准加02.58工尺寸为。75.041以轴线为加工基准，公差等级IT12级表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗车加工外表面，加工尺寸为。以右端面为测量基准加工尺寸为415h14，以035.8左端面为测量基准加工尺寸为。4.0以轴线为加工基准，公差等级IT12级表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为21粗车加工外表面，加工尺寸为。以右端面为测量基准加工尺寸为。035.87.031表面粗糙度Ra=3.2m选定加工方法为粗车半精车加工小端倒角工序23以轴线为加工基准，表面粗糙度Ra=0.8m选定加工方法为磨削加工外表面，加工尺寸为。156.0238工序24以轴线为加工基准，公差等级IT6表面粗糙度Ra=0.8m选定加工方法为粗镗半精镗半精镗加工内螺纹待制孔，加工尺寸为。以左端面为测量019.8基准加工尺寸为。105.2以轴线为加工基准，公差等级IT12表面粗糙度Ra=12.5m选定加工方法为粗镗加工尺寸为4.5。倒角半径为1mm以左端面为测量基准加工尺寸为35.08。105.2以轴线为加工基准，选定加工方法为粗车，车周向槽。25.08工序25利用螺丝刀具车内螺纹H6280M工序26去毛刺，倒角修螺纹。工序27探伤工序28以轴线为加工基准，表面粗糙度Ra=0.8m选定加工方法为磨孔，加工尺寸为。154.027工序29砂布抛光225结论经过了数月的了解和学习，毕业设计也如期的结束了，回顾这整个的设计过程，有很多值得深思和探讨的地方。我们从机械制造工艺学的角度分析了薄壁筒型零件的工艺工装问题，该工件不同于其他一般种类的零件，如何选择最为合理、效率高的加工方法是我们需要掌握的技能，也是一个合格工程师必备的技能。薄壁筒型零件的工序设计很重要的并且是个难点，工件的壁薄，导致工件极易变形，车削外圆与镗孔会相互影响，因此需要很多次校核。我认为本次的毕业设计课题涉及的加工形式多种多样且很齐全，使我有机会接触到更多的知识，这是毕业前的一次知识的梳理和再积累，也为日后的工作有了更加宝贵的