金屬密封圈加工工藝論文

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1金屬密封圈的加工技術(shù)分析

根據(jù)圖紙要求，密封圈的材料采用45號鋼，該材料屬于中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性能，調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，應(yīng)用極為廣泛。在原加工工藝中，根據(jù)板材的厚度規(guī)格，毛坯選用14mm厚的板材，采用等離子切割，加工成外徑為Φ420mm，內(nèi)徑為Φ320mm的圓環(huán)。根據(jù)金屬密封圈的結(jié)構(gòu)，加工分為車削和銑削兩部分完成。首先利用數(shù)控車床完成密封圈的主體結(jié)構(gòu)，包括正、背端面和內(nèi)、外圓的加工;其次，利用立式加工中心的銑削功能，完成沉孔和通孔的加工。從原工序可以看出，夾具均采用了三爪卡盤，首先利用數(shù)控車床進(jìn)行正面加工時，正爪撐持毛坯的內(nèi)孔，實現(xiàn)了正面和外圓的加工;其次，在反面加工時，反爪抱持已加工完成的外圓，實現(xiàn)工件反面和內(nèi)孔的加工;最后，三爪卡盤安裝于加工中心工作臺，正爪撐持工件內(nèi)孔，完成后續(xù)通孔和沉孔的加工。

2影響因素分析

根據(jù)圖1中金屬密封圈的結(jié)構(gòu)，通過對原加工工序及檢測數(shù)據(jù)分析，可以排除加工設(shè)備和刀具的影響，而推斷出夾具和密封圈的結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生問題的主因，導(dǎo)致加工精度達(dá)不到要求，具體影響因素如下:

(1)金屬密封圈結(jié)構(gòu)影響

因為密封圈直徑為410mm，厚度僅為10mm，徑向遠(yuǎn)大于軸向尺寸，該工件在車削過程中易受內(nèi)應(yīng)力的影響，發(fā)生翹曲變形，造成圓跳動誤差。

(2)夾具自身誤差的影響

通常使用的三爪自動定心卡盤使用久了，隨著卡盤的磨損，三爪會出現(xiàn)喇叭口狀，三爪也會慢慢偏離車床主軸中心，造成三爪定心誤差增大，加工工件的形位公差隨之增大，導(dǎo)致工件達(dá)不到精度要求。

(3)夾持方式影響

在采用三爪卡盤夾持方式車削密封圈的正面時，工件的背面則緊貼三爪的臺階，但三爪的臺階寬度僅為20～30mm左右，反面其他部位則為懸空狀態(tài)，這樣會使得車床主軸在旋轉(zhuǎn)一周時，端面刀車削正面過程中三次接觸牢靠，懸空部位則存在讓刀現(xiàn)象，導(dǎo)致工件振動，伴隨著很強(qiáng)的噪音，影響了表面質(zhì)量。另外，三爪的夾持力集中在與三爪接觸的工件局部位置，導(dǎo)致工件變形，微觀上內(nèi)、外徑均不是一個圓，且直接造成了工件沿徑向、間接軸向變形。

(4)鉆孔力的影響

在加工中心上鉆孔時，因工件反面是三爪臺階支撐，大部分孔位處于懸空狀態(tài)，鉆頭垂直向下鉆削工件，受鉆頭向下力的影響，致使工件變形。

3新加工工藝設(shè)計

根據(jù)以上所述，受密封圈自身結(jié)構(gòu)的影響，夾具是造成工件加工精度達(dá)不到圖紙精度要求的關(guān)鍵因素。為了解決圓跳動超差問題，提高加工效率，設(shè)計了新的夾具且制定了新的加工工藝。加工設(shè)備不變，工序1～14為車床加工環(huán)節(jié)，工序15～17為加工中心加工環(huán)節(jié)，與原加工工藝相比，主要是使用夾具的變化:

(1)工序1、12和15均采用了如圖2的夾具，該夾具由三個臺階的圓盤，直徑分別為Φ408mm、Φ330mm、Φ60mm，三等分銑削后分別安裝于三爪卡盤上。在車床加工環(huán)節(jié)，工件安裝后的情形，在加工中心加工環(huán)節(jié)，夾具安裝如圖4所示。夾具的Φ330mm圓撐住工件，Φ408mm圓端面緊貼工件的反面，實現(xiàn)外圓和端面的車削，以及鉆孔銑削功能。采用夾具的目的，加大了工件夾持軸向(端面)和徑向(內(nèi)、外圓)的接觸面，解決了影響因素對工件的影響。

(2)該夾具由外徑為Φ440mm、型腔直徑Φ410mm的圓盤，三等分銑削后分別安裝于三爪卡盤上。安裝后用于抱持已加工的工件外圓，加工工件的內(nèi)圓，此夾具的目的同上。

(3)增加了工序9和12，工序9是在抱持夾具內(nèi)夾圓棒時對型腔Φ410mm的圓進(jìn)行車削，工序12是在撐持夾具Φ60mm臺階套住圓環(huán)時，對Φ330mm外圓進(jìn)行車削，目的是為了消除三爪卡盤內(nèi)的撥盤內(nèi)圓與中心軸的間隙，解決了夾具自身誤差。

4結(jié)語

針對大型金屬密封圈的加工誤差分析，提出了影響精度的關(guān)鍵因素是密封圈自身結(jié)構(gòu)所限，采用了不合理的夾具所致。通過設(shè)計新夾具且制定新的加工工藝，雖然加工工序有所增加，但加工出的密封圈精度得以明顯提高，達(dá)到了圖紙要求。完成了既定的生產(chǎn)目標(biāo)，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

作者:郭秀華陳祥林周曲珠單位:蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息技術(shù)學(xué)院蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院