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1、山东广播电视大学“中央电大人才培养模式改革与开放教育试点” 数控 专业（专科）毕 业 论 文论 文 题 目 如何提高薄壁零件的加工精度_姓 名 _ _学 号 _ _ _学生工作单位 _ _ _学生所在电大 _ _ _ _ _ 指 导 教 师 山东广播电视大学教学管理处编印目录一、内容摘要二、关键词：三、正文1.前言2.影响薄壁零件加工精度的因素：3. 如何提高薄壁零件的加工精度3.1 分析工件特点3.2 优化夹具设计 3.3 刀具的合理选择3.4 分析工艺过程3.4.1 加工步骤3.4.2 切削用量的选择3.5 所编制的加工程序3. 6 加工时的几点注意事项4. 结束语四、 参考文献：如何提高
2、薄壁零件的加工精度山东德州 姓名： 学号： 一、内容摘要：薄壁零件在工业部门得到了广泛的应用，但其刚性弱，加工中变形难以控制，通过传统切削加工方法的改进以及数控补偿切削加工、高速切削加工和振动切削加工的应用，都能够很好的达到很好加工精度要求。 主要针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。二、关键词： 薄壁零件 加工精度 工件装夹 刀具几何参数三、正文：1.前言薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误
3、差增大，不易保证零件的加工质量。薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的，对于批量大的生产，我们可以采用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分的考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度。为今后更好的加工薄壁零件提供了良好的依据及借鉴。2.影响薄壁零件加工精度的因素：(1)易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。（如图1所示）(2)易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。(3)易振动变形：在切削力（特别是径
4、向切削力）的作用下，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。 图1 夹紧力的影响3. 如何提高薄壁零件的加工精度既然影响薄壁件加工精的因素找到了，那么我们将如何提高薄壁零件的加工精度呢？接下来我们将通过具体实例来介绍提高薄壁件加工精度和效率的措施。图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件。采用的设备是法那克数控系统的数控车床。为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。图2 示例零件3.1 分析工件特点从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两
5、点：(1)主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，而且批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠。而我们通常的车削都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，而且还需要车削M24的螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。 (2)螺纹加工部分厚度只有4mm，而且精度要求较高。 在目前法那克数控系统的数控车中，螺纹切削编程指令一般有三种加工方法：G32螺纹切削、G92螺纹切削循环和G76复合螺纹切削循环。G32是简单螺纹切削采用直进式进刀方式，刀具两侧刃同时切削工
6、件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损，在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差，但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长;由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。G92螺纹切削循环采用直进式切削方法简化了程序（如图3所示），比G32指令提高了效率。G76复合螺纹切削循环采用斜进式切削方法（如图4所示），由于为单侧刀刃切削工件，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为
7、递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。从以上对比可以看出，在加工较高精度的螺纹时，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工的方式。在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生的薄壁变形；另一方面能够保证螺纹加工的精度。图3 G92直进式加工图4 G76斜进式加工3.2 优化夹具设计 由于工件壁薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件及切削加工，工件将会受到轴向切削力和热变形的影响出现弯曲变形，很
8、难达到技术要求。因此为解决这此问题，我们需要设计出一套适合上面零件的加工的专用夹具，如图5所示。图5 专用夹具对夹具的说明：（1）件1为夹具主体，材料为45号钢，左端被夹持直径为80mm，可用来夹持工件的内孔直径范围为2030mm；（2）件2为拉杆，材料为45号钢，直径为20mm，它刚好与薄片工件上的20孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；（3）件3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候要注意工件与夹具体1的轴向夹紧配合。（4）小沟槽的作用是在工件调头装夹后，为方便控制总长度而设计的，尺寸为5mm2mm。3.3 刀具的合理选择 (1)内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具
9、有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹； (2)外圆粗、精车均选用硬质合金90车刀； (3)螺纹刀选用机夹刀，标准刀尖角度，以便磨损时易于更换。3.4 分析工艺过程3.4.1 加工步骤 (1)装夹毛坯15mm长，平端面至加工要求； (2)用18钻头钻通孔，粗、精加工20的通孔；待添加的隐藏文字内容1 (3)粗、精加工48的外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求； (4)调头，利用夹具如图5所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面； (5)加工螺纹外圆尺寸至23.85； (6)利用G76、G92混合编程进行螺纹加工； (7)拆卸工件，完成加工。 3.4.2 切削用量的选择(1)内孔粗车时，主轴转速为
10、每分钟转500600转，进给速度F0.2F0.3，留精车余量0.30.5mm；(2)内孔精车时，主轴转速为每分钟10001100 转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F0.05F0.1，采用一次走刀加工完成； (3)外圆粗车时，主轴转速为每分钟600800 转，进给速度F0.2F0.3，留精车余量0.30.5mm；(4)外圆精车时，主轴转速为每分钟12001500转，进给速度F0.05F0.1，采用一次走刀加工完成。(5)加工螺纹时，主轴转速为每分钟400600转。3.5 所编制的加工程序我们根据以上分析，主要针对以采用数控系统 FANUC OI MATE-TC所编制的加工程序；程序程
11、序说明O0001；程序名G40 G97 G99；取消刀尖半径补偿，取消恒表面切削速度控制，没转进给量。M03 S500 T0101 F0.2；主轴正转，转速500转/分，调用1号内镗孔刀，进给速度为0.2mm/转。G00 X17 Z2；快速定位至（17，2）G71 U1.5 R0.3；G71外圆粗车循环，对内孔20进行粗加工G71 P10 Q20 U-0.5 W0.02；N10 G00 X20.4；G01 Z0；X20 Z-0.2；Z-37；N20 X19；G00 Z200；快速退刀至安全距离M05；主轴停止M00；程序暂停M03 S1000 T0101 F0.08；主轴正转，转速1000转/
12、分，调用1号内镗孔刀，进给速度为0.08mm/转。G00 X17 Z2；快速定位至（17，2）G70 P10 Q20；G70精车循环N10N20G00 Z200；快速退刀至安全距离M05；主轴停止M00；程序暂停M03 S600 T0202 F0.2；主轴正转， 转速600转/分， 调用2号 90外圆车刀，进给速度为0.2mm/转。G00 X52 Z2；快速定位至（52，2）G90 X50 Z-6;G90外圆车削循环X48；车至48G00 X100 Z100；快速退刀至安全距离M05；主轴停止M30；程序结束并返回零件调头，利用夹具装夹，控制总长尺寸35mm平端面；O0002;程序名G40 G
13、97 G99;取消刀尖半径补偿，取消恒表面切削速度控制，没转进给量。M03 S600 T0202 F0.2；主轴正转， 转速600转/分， 调用2号 90外圆车刀，进给速度为0.2mm/转。G00 X52 Z2;快速定位至（52，2）G71 U1.5 R0.3；G71外圆粗车循环，对螺纹外圆进行粗加工G71 P10 Q20 U0.5 W0.02；N10 G00 X19.5；G01 Z0；X23.85 C1；Z-32；N20 X50；G00 X100 Z100；快速退刀至安全距离M05；主轴停止M00；程序暂停M03 S1200 T0202 F0.1；主轴正转， 转速1200转/分， 调用2号
14、90外圆车刀，进给速度为0.1mm/转G00 X52 Z2；快速定位至（52，2）G70 P10 Q20；G70精车循环N10N20G00 X100 Z100；快速退刀至安全距离M05；主轴停止M00；程序暂停M03 S500 T0404；主轴正转， 转速500转/分， 调用4号 60螺纹车刀，G00 X25 Z5；快速定位至（25，5）G76 P010160 Q300 R0.1；G76螺纹车削循环车削M241.5螺纹部分G76 X22.25 Z-28 P975 Q100 F1.5；G00 X25 Z5；快速定位至G76同一螺纹加工起点G92 X22.15 Z-28 F1.5；G92精修螺纹X
15、22.05；X22.05；G00 X100 Z100；快速退刀至安全距离M05；主轴停止M30；程序结束并返回3. 6 加工时的几点注意事项（1）工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀； （2）在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求； （3）要注意安全文明生产。4. 结束语通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。四、 参考文献：（1）、丁彩平.车削薄壁零件的弹性夹具设计 J .机电工程技术，2005，（12）：85-86（2）、狄瑞坤 等 . 机械制造工程【M】.杭州：浙江大学出版社，2001.（3）、郑联语 汪叔淳. 薄壁零件数控加工工艺质量改进方法 J .航空学报，2001（9）：424-428（4）、孙树珍 韩啸 . 薄壁零件加工变形的分析 J .太原重型机械学院学报，2002（23）
