薄圆盘形零件车削加工工艺优化和夹具设计

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圆盘的工艺及夹具设计

Keywords:process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
圆盘零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
XX大学
毕业设计论文
圆盘的工艺及夹具设计
所在学院
专业
班级Leabharlann 姓名学号指导老师年月日
摘
本文介绍了零件的加工过程中定位、装夹、加紧、钻模以及加工方面、夹具设计上的相关知识。综述了国内外目前圆盘零件的制造技术及发展趋势。通过对圆盘零件的使用性能、工作条件、结构、技术要求的了解，对圆盘零件的加工工艺规程进行研究改进,提出了在加工过程中常出现的问题及改进的办法，使圆盘零件的精度和表面质量得到很大提高，降低了废品率，提高了劳动生产率。并绘制夹具的二维CAD图形。与在对国内外夹具的设计现状进行分析的基础上，针对中小企业广泛使用夹具常出现的情况，我们有必要对夹具进行设计，具有现代机床夹具设计的相关知识，这样可有效地提高夹具设计的速度和质量，从而提高企业效益。

薄圆盘零件磨削工艺优化

Science &Technology Vision 科技视界0引言某设备上一种关键零件,设计形状为薄壁圆盘状,圆盘直径约Φ100mm,厚度约1mm,设计尺寸和形位公差精度要求较高,其中端面跳动要求≤0.05mm,尤其难以保证。

薄壁圆盘零件材料成分类似弹簧钢(含Mn),特点是硬度高,韧性大,弹性好,较难产生塑性变形。

原材料毛坯尺寸直径约Φ105mm,壁厚约1.5mm,并且来料毛坯还需要进行淬火处理,造成毛坯本身变形严重,平面度较差。

原工艺设计采用工件淬火热处理后在平面磨床上,利用平面磨削完成工件两平面的加工,由于工件很薄,在平面磨削加工后工件变形严重,导致零件端面跳动不能保证,合格率低,制约了大批量生产的要求。

为此开展了薄壁圆盘零件的磨削技术研究,改进加工工艺,引进双面磨削加工设备,进行磨削工艺试验,解决工件变形严重的问题。

1加工工艺分析原薄壁圆盘加工采用常规的加工方式,即在平面磨床(矩台平面磨床)上,使用平面磨削工艺磨削加工零件。

加工薄壁圆盘时先用电磁吸台同时吸附多个工件的一面,多道次磨削加工另一面,磨削完成后,翻个,吸附已经加工完成的平面,磨削加工另一毛坯面,通过此种工艺方法来加工到设计要求的尺寸。

此种工艺方法的缺点在于:由于被加工零件很薄,磨削加工时采用电磁吸盘将工件吸紧来进行工件固定,以方便后续加工,这样吸附后工件毛坯已存在的较大的变形在电磁吸力的作用下被变形吸平,而该变形是弹性变形,电磁吸力释放后,工件将恢复原来形状。

加工时以一面为基准磨削另一面后,能保证工件壁厚均匀度较好,但是磨削后毛坯已存在的变形将恢复这样在平面磨削中毛坯变形不能消除,导致工件端面跳动超差严重,加工合格率低。

如图下图1中所示,热处理后工件在自由状态下变形严重,加工时零件被电子磁盘吸附,一部分变形被电磁力消除,但只是弹性变形,加工将工件上面磨除后,切断电磁力,工件原有变形将重新释放,造成工件端面跳动较大。

图1零件平面磨削前后工件端跳变化示意图如图2,双端面磨削设备加工区域主要由上下砂轮、送料盘等组成,磨削时,上下砂轮旋转,用砂轮端面对工件进行磨削加工,送料盘在加工时也是进行旋转运动,其作用是将工件连续不断的送入到砂轮加工区域,送料盘上孔用来存放工件,并将工件带入到加工区域,加工完成后,将工件带出加工区域。

薄圆盘类工件车床加工专用夹具的设计与应用

２０１３年１１月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴ０ＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
ＮＯＶ．２０１３
第４１卷第２２期
Ｖ０１．４ｌＮｏ．２２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．２２．０２２
工。
１．１工艺分析
图示零件的内外圆以及平面的尺寸精度要求较
高，零件两个侧面可以在平面磨床上加工，为防止磨床加工后零件变形，可先对毛坯进行去应力处理。由于工件太薄，零件内、外圆的加工无法采用常规的外圆和内孔方式装夹，必须设计专用夹具。
薄圆盘类零件是日常生产中常见零件之一，直径大、厚度薄是该类零件的显著特征，如一些直径比较大的垫片，厚度却小于５ｍｍ。当这类零件尺寸精度要求不高时，一般采用冲压加工；若零件尺寸精度要求高时，则需采用切削加工，用磨削加工保障零件厚度及平面度要求，用车削加工进行内外圆柱面加工。通常，车削加工内孔时以外圆作为装夹面，车削外圆时以内孔作为装夹面。但由于此类零件刚性差，用此法装夹工件加工会造成加工过程中产品的变形，难以保证加工质量，甚至造成零件报废。因此其内、外圆柱面都不能作为装夹面，只能考虑以两个平面作装夹基准，通过设计专用夹具，方可在普通车床上加
２．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＹａｎｔａｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＹａｎｔａｉＳｈａｎｄｏｎｇ２６４６７０，Ｃｈｉｎａ）

薄壁圆筒塑件车削加工专用夹具设计

头卡住圆筒的加强肋，使圆筒与心轴一起绕机床主轴转动；左心轴的Ａ端面定位限制圆筒的轴向移动、绕向的转动和ｙ向的转动３个自由度，左心轴圆柱面￣０ｍ与圆筒的轴承内圈配合来限制圆筒向、ｙ向５ｍ的移动２个自由度，共限制５个自由度，满足定位要求。，
Ｎ００Ｃ１Ｘ０．０Ｙ７．８Ｆ０．（近 ① ）０８Ｏ２０１３８３００一Ｎ００Ｇ０（消刀补）０９４撤
再更换￣０ｍ圆柱铣刀进行ｚ向的对刀操作。４ｍ
ｘ，、】、Ｚ向对刀，如图５示。所
Ｎ１０ＭＯ（００Ｏ暂停换精铣刀）Ｎ１０Ｍ０６０（定精铣主轴转速并起动主轴）０３￥０设１Ｎ１０Ｃ１Ｘ０．０Ｙ１３７８．一 ①到精铣切人点）０２２０６．７Ｆ００（Ｏ
柱铣刀刀心Ａ点在工件坐标系的坐标为：Ａ（００；２．０
２３７／
图５￣０ｍ圆柱铣刀对刀示意图４ｍ
在数控铣削加工中，是以铣刀中心进行编程计算的，因此在对刀时，对刀尺寸应该加上对刀时使用的铣
品。
（）二次加工前ａ
２夹具设计及工作原理．
（）夹具结构组成及工作原理（图３１见、图４）该夹具包括左、右心轴，其中左边心轴装在车床卡盘上，右边部分装在尾座顶尖的圆柱上，加工时将顶尖顶
住圆筒。
车削时，将圆筒装在左边心轴上，并通过定位螺栓
Ｎ１０Ｃ１Ｘ００６．７Ｆ０．（ ② ）０３．０Ｙ１３７８０一Ｏ

薄壁类零件车削加工的优化设计

薄壁类零件车削加工的优化设计摘要:薄壁零件在切削力作用下,容易引起变形。

通过对薄壁类零件的加工分析,提出解决方法或技巧,保证薄壁类零件加工的各项技术指标达到要求。

关键词:薄壁零件夹具变形常见的采用车削加工工艺的薄壁零件可分为套类薄壁件、环类薄壁件、盘类薄壁件、板类薄壁件、特种型类薄壁件等。

由于这类零件质量轻、用料少、结构紧凑,在机械产品中越来越被重视,应用也越来越广泛。

但薄壁零件的刚性较差,在切削力的作用下,容易引起热变形和产生振动变形,影响到工件的精度和表面粗糙度,加工质量不易保证,因而其加工成了行业内的棘手问题。

本文就薄壁零件车削加工中常出现的问题、解决办法以及加工工艺进行了一些探讨。

1 薄壁零件加工分析车削薄壁零件的主要问题是壁薄和易变形,而产生变形的主要因素是切削力、夹紧力、切削热和残余应力。

主要体现在以下几个方面。

(1)切削过程中受车削挤压与牵引导致工件变形。

(2)由于薄壁零件刚性低,在切削过程中易产生振动和变形。

(3)薄壁类零件体积小,总的热容量小,温度容易升高和变形。

(4)当每切除一层金属层时,由于应力释放,而引起变形。

(5)装夹时由于径向夹紧力的作用,从而引起变形。

(6)相对位置调整不准,产生壁厚不均,引起工件几何形状变化或变形。

(7)刀具选用不当影响零件的精度和表面粗糙度,造成零件变形。

(8)其他因素引起变形,如机床振动等。

2 解决方法或技巧薄壁零件在车削加工过程中,主要是受到切削力、夹紧力、切削热和残余应力等因素影响而极易产生变形,所以其难点就是如何防止和减小工件的变形,可以通过以下几种方法有效改善加工变形。

2.1 优化装夹方案薄壁工件在装夹中的位置受夹紧力的影响会使工件相对于刀具的位置发生改变。

如用普通三爪自定心卡盘装夹时,由于夹紧力的作用零件会发生变形(变成三角形),导致内孔加工余量出现不均匀;当内孔加工完成后,松开卡盘,零件由于弹性恢复,恢复为圆柱形,而已加工的圆形内孔会变成弧形或三角形,从而产生很大的变形而无法保证加工精度。

某型圆环全流程工艺优化及工装夹具设计

某型圆环全流程工艺优化及工装夹具设计摘要：通过对本单位制造生产的某型圆环进行分析，发现该圆环零件在设计、制造等环节存在一定的重点与难点，与之相比，原制造工艺以及工装夹具设计在运行便捷性、效率及质量方面均存在一定的问题。

笔者通过对相关文献进行研究，对该型圆环零件的全流程工艺进行了针对性优化，并设计了相对应的工装夹具，希望本文的研究内容能够为相类似圆环零件设计与制造提供一定的理论支持。

关键词：某型圆环；工艺优化；工装夹具前言：零件制造流程工艺对于整个零件的制造过程至关重要，对于其产品质量与生产效率也会产生极为深远的影响。

笔者以本单位生产的某型圆环零件为例，对其生产加工的工艺流程进行分析，并尝试对其进行优化。

一、某型圆环基本结构与问题浅析我单位生产加工的圆环零件选择了45钢做为主材料，形态为环装薄壁件。

图1为圆环零件基本构成以及详细数据。

图1 圆环零件基本构成以及详细数据在该零件的生产过程中，笔者发现该零件的外圆经常发生原因不明的形变，且与设计数值存在较大的误差。

其次，尺寸车工完成后，容易引发K端面形变，进而引发尺寸产生一致性失常问题，最终影响整个零部件的最终公差。

最后，由于部分关键步骤缺失，该零件在生产过程中对于工人经验、技术水平的要求相对较高，在实践中经常出现找正精读不足、或者工作效率低下等问题。

以上诸多问题严重影响该零件的制造与使用，进而降低公司的经济效益[1]。

二、原工艺优化以及工装夹具设计（一）原工艺流程优化本节首先对该零件原工艺流程进行分析，该零件加工的工艺流程主要包括车工、数控铣、线切割、钳工几个基本内容。

具体内容如下：（1）对圆孔内壁以及K端面进行车工。

（2）对外圆、外圆进行车工，定长尺寸。

在该工艺流程中，外圆比较容易出现形变，进而影响后期的外圆定位流程。

（3）数控铣：加工螺纹底孔以及两个mm孔。

在该流程中，比较容易出现孔洞加工尺寸超出标准误差的情况，根据笔者研究可知，这主要是由于铰刀工具在实际施工过程中容易磨损所导致的。

环类薄壁零件数控车削工艺浅析

关键词：数控车削，工艺路线，切削参数。

0引言薄壁类零件因具有重量轻等特点广泛应用在精密零件中，但由于圆环类薄壁类不锈钢零件刚性差，在加工中极易变形，造成尺寸公差、形位公差超差，不易保证零件的加工质量，圆环类薄壁类零件的加工是车削中比较棘手的问题。

本文中某环类薄壁件采用2Cr15Mn15Ni2N抗磁不锈钢材料，切削性较差，加工难度大。

为了有效克服薄壁类零件在加工过程中的变形，保证加工精度，提高薄壁类零件合格率，本文阐述分析、试验过程，对该零件的加工工艺路线、装夹方式、刀具选用、切削参数确认、程序编制等进行了研究总结，为这类零件的加工提供借鉴，具有实际的生产意义。

1零件的结构特点某环类零件是用于某型产品舱体连接处的重要零件之一，设计要求高，加工难度大。

材料为抗磁不锈钢，尺寸多、精度高，特别是形位公差要求极多，易变形，零件结构具有直径大、薄壁长等特点，加工难度大，加工质量难于控制等特点，导致加工成本高、加工效率低，是生产上的一个瓶颈。

该零件壁厚只有0.7mm，且内孔上有非标准的M80×0.75mm螺纹。

该零件为典型薄壁结构零件，去除余量较大，如果用常规工艺夹持方式恐怕很难防止变形，给零件加工带来困难。

主要技术要求：某圆环零件尺寸精度均有较高要求，一般各孔的同轴度要求0.02mm，圆度要求0.02mm，孔径与端面垂直度要求0.02mm，孔径尺寸公差0.12～0.2mm。

2加工难点及分析2.1加工难点薄壁零件机械加工变形是多年来困扰机械加工行业的难题。

在生产实践中，薄壁零件的变形是多种多样的，既有体积和尺寸的胀大和收缩变形，也有弯曲，扭曲等畸形变形，原因有零件的形状结构、材料内应力、夹紧力、切削力和切削热等。

车削加工不锈钢时因其塑性变形大，刀具摩擦严重，切削热产生多，加工质量难于控制，导致加工效率低下。

况且零件属于薄壁零件，变形的控制非常困难。

具体问题如下：（1）零件采用2Cr15Mn15Ni2N抗磁不锈钢为原材料，切削过程材料弹性变形较大，刀具磨损快、产品精度及表面质量难以保证。

薄圆盘零件磨削工艺优化

薄圆盘零件磨削工艺优化【摘要】本文针对薄圆盘零件原平面磨削加工工艺存在的加工后零件变形大、端跳合格率低的问题，本文采用了一种新的磨削加工方法---双端面磨削技术代替原有平面磨削技术，并进行了该类设备的选型工作，使用双端面磨削设备取代原平面磨削设备，经过试验，双端面磨削工艺方法能有效解决加工后零件变形大、端跳合格率低的问题。

并在双端面磨削设备上进行双面磨削工艺参数试验研究，通过系统地工艺试验，基本确定了磨削参数，不仅解决了原工艺导致工件端面跳动合格率低的问题，而且大幅提高了零件的磨削加工效率，并成功应用于批量生产中，产生了理想的经济效益，为该工件大批量生产工艺的确定打下了基础。

【关键词】薄圆盘；双面磨削；磨削参数0 引言某设备上一种关键零件，设计形状为薄壁圆盘状，圆盘直径约Φ100mm，厚度约1mm，设计尺寸和形位公差精度要求较高，其中端面跳动要求≤0.05mm，尤其难以保证。

薄壁圆盘零件材料成分类似弹簧钢（含Mn），特点是硬度高，韧性大，弹性好，较难产生塑性变形。

原材料毛坯尺寸直径约Φ105mm，壁厚约1.5mm，并且来料毛坯还需要进行淬火处理，造成毛坯本身变形严重，平面度较差。

原工艺设计采用工件淬火热处理后在平面磨床上，利用平面磨削完成工件两平面的加工，由于工件很薄，在平面磨削加工后工件变形严重，导致零件端面跳动不能保证，合格率低，制约了大批量生产的要求。

为此开展了薄壁圆盘零件的磨削技术研究，改进加工工艺，引进双面磨削加工设备，进行磨削工艺试验，解决工件变形严重的问题。

1 加工工艺分析原薄壁圆盘加工采用常规的加工方式，即在平面磨床（矩台平面磨床）上，使用平面磨削工艺磨削加工零件。

加工薄壁圆盘时先用电磁吸台同时吸附多个工件的一面，多道次磨削加工另一面，磨削完成后，翻个，吸附已经加工完成的平面，磨削加工另一毛坯面，通过此种工艺方法来加工到设计要求的尺寸。

此种工艺方法的缺点在于：由于被加工零件很薄，磨削加工时采用电磁吸盘将工件吸紧来进行工件固定，以方便后续加工，这样吸附后工件毛坯已存在的较大的变形在电磁吸力的作用下被变形吸平，而该变形是弹性变形，电磁吸力释放后，工件将恢复原来形状。

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文献标识码：Ａ
关键词：圆盘零件；削加：Ｈ１Ｔ６Ｔ６；Ｇ５
ＴｕｒｎｏｅｓＯｐｔｍｉａｉｎｏｉｉｋｒｎｄＲｅａｅｘｔｅＤｅｉｎｎｉｇＰｒｃｓｉｚｔｏｆＴｈｎＤｓＰａｔａｌｔｄＦｉｕｒｓｇ
变形原因的分析，化了工艺过程。通过对不同的夹紧方式和夹紧力对零件变形影响的计算分析，优为薄圆盘类零件车削夹具的设计提供了理论依据。在此基础上，经反复试验和摸索，总结和制定了
一
套薄圆盘形零件车削加工的工艺方法，到了满意的效果。收
２１设备初始工装．
精加工设备采用国产数控车床。为保证外圆和内孔的跳动小于００ｍ１、０序均使用２０ｍ液压卡．３ｍ，２０１ｒａ
盘并安装标准软爪，经车床车削的软爪做为加工惯性环的工装直接使用。最初设计的车床夹具如图２所示。
２２初始工艺流程．
量设定为０３ｍ。产品要求以内孔为基准，体要．ｍ具
０引言
在生产实践的过程中遇到一些薄盘类零件，其特点是直径大、度薄、厚刚度差。如减震器中被称为 “ 惯性环 ” 薄圆盘零件。其材质为灰铁Ｈ２０直的Ｔ５，径为１６ｍ，度为８５ｍｍ，件端面中间挖槽。８ｍ厚．４零且表面粗糙度要求较高。为保证产品质量精加工余
第５期
２１０２年５月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｈｉｅＴｏｏａｒＭｃｎｌ＆ＡｕｔｍａｉａｆｃｕｒｎｇＴｅｈｎｉｅｏｔｃＭｎｕａｔｉｃｑｕ
ＮＯ．５Ｍａｙ．２２０１
文章编号：０１—２６（０２）５—０８１０２５２１００２—０４
薄圆盘形零件车削加工工艺优化和夹具设计
宋渊（连创新零部件制造公司，宁大连１６２）大辽１６０
摘要：薄圆盘形零件的车削加工工艺和夹具进行了研究。通过对薄圆盘形零件在加工过程中产生对
ｐａｔｂｈｅｎｍｅｉａｎｌｓｓａｏｔｔｅｅｆｃｓｏｉｆｒｎｌｍｐｎｏｅａｄｃａｐｎｏｃｎｔｅｒｙｔｕｒｃｌａａｙｉｂｕｈｆｅｔｆｄｆｅｅｔｃａｉｇｍｄｎｌｍｉｇｆｒｅｏｈｅｄ —
ＳＯＮＧＹｕａｎ
（ａｉｎＩｎｖｔｎＰｒｎｆｃｕｉｇＣｍｐｎ，ＤｌｎＬａｎｎ６０，ＣｉａＤｌｎｏａｉａｔＭａｕａｔｒｏａｙａｉｉｏｉｇ１６２ａｏｓｎａ１ｈｎ）
Ａｂｓｒｃ：Ｔｈｔｄｓｃｎｕｃｅｎｔｅｔｒｉｇｐｏｅｓｏｈｈｎｄｓａｔａｄｒｌｔｄｆｘｕｅ．Ｔｈｐｔａｔｅｓｕｙｉｏｄｔｄｏｈｕｎｎｒｃｓｆｔｅｔｉｉｋｐｒｎｅａｅｉｔｒｅｏ — ｔｍｉａｉｎｉｏｅｏｈｅｔｒｉｇｐｏｅｓｔｒｕｈｉｖｓｉｔｎｈｅｓｎｗｈｈｈｎｄｓｒｆｒｓｉｚｔｓｄｎｎｔｕｎｎｒｃｓｈｏｇｎｅｔｏｇａｉｇｔｅｒａｏｙｔｅｔｉｉｋｐａｔｄｅｏｍｉａｆｃｕｉｇｐｏｅｓＴｈｏｅｉａｕｏｔｉｒｖｄｄｆｒｄｓｇｉｇｔｅｆｘｕｅｆｒｔｎｎｈｉｉｋｎｍｎｕａｔｒｎｒｃｓ．ｅｒｔｃｌｓｐｐｒｓｐｏｉｅｏｅｉｎｎｈｔｒｕｒｉｇｔｎｄｓｉｏ
ｆｒａｉｈｎｄｉｋｐｒ．Ｏｎｔｉａｉ，ａｓｔｏｒｃｓｅｈｄｆｒｔｒｉｇｔｉｉｋｐｒｓｄｖｅｏｅｏｍｔｏｎｏｆｔｉｓａｔｈｓｂｓｓｅｆｐｏｅｓｍｔｏｏｕｎｎｈｎｄｓａｔｉｅｌｐｄｂｙａｌｔｏｘｒｍｅｔｌａｄｖｒｆｃｔｒ．Ｔｈｅｕｔｒａｉｆｅｏｆｅｐｅｉｎａｎｅｉａｉｗｏｋｓｉｏｎｅｒｓｌｓａｅｓｔｓｄ．ｉＫｅｙｗｏｒ：ｔｎｄｓｈｐｅａｔｄｓｈｉｉｋｓａｄｐｒｓ；ｔｒｉｇｐｏｅｓｎｅｈｏｏｙ；ｃａｐｎｕｎｎｒｃｓｉｇｔｃｎｌｇｌｍｉｇ；ｄｆｒａｉｎｅｏｍｔｏ