技术支持

薄壁杯形零件的外圆加工

来源:大连机床技术支持 | 作者:大连机床网 | 发布时间:2011/4/13 13:10:09

    薄壁杯形零件是指一端开口,另一端为底面,且壁厚与直径之比小于1/20的杯子形零件。这种类型的零件外圆加工有两个难点:一是壁薄容易变形,工件的外圆圆度或同轴度超差;第二个是加工外圆时,由于弹性变形,加工后出现口端大、底端小的喇叭口形,使外圆直径两端的母线平行度超差。

  1.气门挺杆的工艺要求

   现在轿车上大量使用一类杯形的气门挺杆,我公司生产了几个品种的杯形气门挺杆,其材料都用低碳钢,渗碳淬火处理。杯形挺杆的壁厚都很薄,只有0.75~1mm,但是对外圆柱面的尺寸及形状误差要求较高,圆图1杯式挺杆示意图度和外圆直径两端母线的平行度要求较高,都为0.005mm,如图1所示。

  经过大量的生产实践总结,我们逐渐掌握了这类挺杆的加工工艺,并满足了外圆的较高精度。外圆加工的工艺路线是:冷挤压毛坯→去应力退火→粗车外圆→粗磨外圆→渗碳淬火→回火→半精磨外圆→精磨外圆。

  2.工艺要点分析

  (1)去应力退火在后续的车外圆、磨外圆工序中去掉了外部金属,金属内部残余应力失去了平衡,使毛坯外圆发生一定的变形。为此,在车外圆之前,应对毛坯进行退火,以消除内应力。

  (2)渗碳淬火薄壁杯形挺杆在淬火时极易变形,为此,我们采用密封式可控气氛多用炉,承担渗碳淬火工序,此多用炉全密封,连续加热(预热、加热、淬火、回火在一个炉内完成),气体保护进行渗碳淬火,能够保证工件的变形量很小。经测量我们生产的几种杯形挺杆外圆变形量≤0.05mm.淬火时工件必须平放,以防变形过大,后续工序不能消除变形量,即挺杆的轴线垂直于水平面摆放。

  (3)精磨外圆以外径31mm的杯形挺杆为例,淬火前保留(半径)厚度约0.15mm的加工余量,精磨外圆工序分两遍磨削,第一遍的磨削余量为0.015~0.02mm,第二遍余量为0.005~0.007mm.由于壁薄,磨削外圆时,工件在磨削区内很容易发生弹性变形,而且口端比底端变形量大,出磨削区之后,工件回弹,就开口端尺寸大而底端小,反映到挺杆外圆直径两端母线间的平行度常会超差,最大时可达0.015mm。为了达到圆度和平行度要求,我们采用高精度外圆磨床MGT1050,并进行了一系列的调整试验。

  3.调整试验

   无心磨床磨削工件时,影响几何精度和外圆磨削精度的因素主要有工件的安置高度(中心高)、导轮的几何形状及其位置角度等。

  (1)调整工件的中心高工件的中心高按下式计算:

  h=γπ/360×(D导+D件)(D砂+D件)/(D导+D砂+2D件)选用砂轮型号为P450×150×250WA/SA80LV,导轮型号为P350×225×203A80PR.将砂轮直径、导轮直径及工件直径(以31mm工件为例)代入上式计算,得出工件中心高h=12.98mm,若砂轮及导轮修整到直径分别为400mm和300mm后,再计算其高度h=11.43mm,式中工件与磨削轮、导轮接触点的切线角γ取7°。

  我们把工件的中心高从10mm到14mm分别调整后,测量它对圆度和平行度的影响.

从表1中看出薄壁挺杆的最佳中心高位置,比一般的圆柱状零件的计算高度要高。这是因为薄壁零件对压力更敏感,更容易发生弹性变形。随着中心高的提高,工件和砂轮中心连线与水平线的夹角β变小,从砂轮和导轮对工件的法向力中分解出的水平方向的挤压力变小,工件的弹性变形也变小了,这样杯形挺杆口端和底端的弹性变形差异也随着缩小了(见图2),对改善平行度有利,同时也改善了圆度。但是,中心高的调整是有极限的,过高时工件在磨削区内会不稳定而跳起。

1.导轮 2.托板 3.砂轮 4.工件


  调高工件中心高以后,由于水平推力减小,砂轮对工件的磨削力也减小了。因此提高工件中心高的同时,也要对工件的纵向进给速度、导轮工作转速等其他参数做相应调整,来增加磨削时间。

  (2)导轮几何形状及位置角度的调整贯穿磨时,为使工件有纵向进给速度,导轮在垂直面内应有一倾斜角度α,α也影响磨削精度。为使工件与导轮仍满足线接触,提高磨削稳定性,就需要导轮修整器的金刚石笔滑座,在水平面内也相应转过一个角度α′(α′<α).此外,由于工件的安置高度比两轮中心高出h,而使工件的接触点处于略低于高度h的某一位置h′,因此金刚石笔位置也应偏移h′值。

 

  ①调节导轮主轴在垂直平面内的倾斜角α。

  ②对应调节导轮修整器在水平面内的回转角。

  ③计算金刚石笔偏移量h′=h×D导/(D导+D件)=[13.5×350÷(350+31)]mm=12.4mm调整参数后修整导轮,再磨削挺杆,测量平行度结果.

  从表2中结果看出,导轮在垂直面内的倾斜角α和导轮修整器回转角α′取较小值时,最有利于薄壁杯形挺杆的外圆磨削。当调整到导轮与工件达到接近线接触时,工件圆度和平行度最好。这样的调整应根据不同设备在实践中具体摸索。

  我们在试验时发现,导轮的工作转速提高一些,杯形挺杆外圆平行度也略有改善。这说明随着导轮在垂直面内的倾斜角α减小,相应导轮的工作转速也应调高一些,有利于平行度的改善。

  4.结语

   文中探讨了加工薄壁杯形零件的工艺方法,并讨论和解决了薄壁杯形挺杆的外圆加工中,容易发生外圆变形和母线平行度超差的问题,希望能给同行一点帮助。

 

   栏目列表
大连机床集团
   信息搜索
大连机床集团销售公司
关键字:
范  围:  
大连机床厂
   立即咨询
大连机床
大连机床电话咨询电话:0411-84448808 84448818
大连机床厂传真:0411-84448828
大连机床公司全国销售热线:400-600-1239
大连机床维修VIP 热线:13904115519
大连机床配件E-MAIL:13904115519@139.com
大连机床设备咨询QQ:607919
首页 | 关于我们 | 产品展示 | 新闻资讯 | 技术支持 | 在线订单 | 联系我们 | English
欢迎加入通达微信
网络经济主体信息