三维棱锥结构的铣削工艺设计

2019-10-22 版权声明 举报文章

1工艺方案的确定

1.1分析计算

为了能确定组成关键件3个平面之间的位置关系,需根据关键件图纸设计要求分析、计算,确定3个平面之间空间位置关系,使之能组合成符合图纸(投影视图)要求的三维空间形状,为具体工艺设计提供依据。本分析主要采用做图法计算出3个平面之间空间位置关系。首先根据设计图纸绘制出二维关键件侧面投影图,如下图1。关键件三维空间形状就是由斜面A和两个圆弧所在面B、C组成;然后绘制与斜面A垂直的投影图,这样斜面A投影成一个椭圆(其中斜面上的1、3点对应椭圆上的1'、3'点);将关键件侧面投影图中R圆弧与斜面交点2(尺寸L位置)投影到椭圆上,与椭圆形成两个交点2'和2'';分别连线椭圆顶点1'与交点2'和2'',形成两条线1'2'和1'2''就是圆弧所在平面B、C与面A的交线,也就是加工形成圆弧面必须经过的线;测量线1'2'(或1'2'')与中轴线1'3'之间夹角为θ1/2。其次还需要知道平面B、C与面A之间的夹角就能确定两个面之间的位置关系,如下图2。这样需要在关键件侧面投影图上做一个辅助面D,面D经过关键件侧面投影图上圆弧最高点4(L1处)且与面A平行;同样作面D的投影图同样生成一个椭圆;再作点4的投影与椭圆相交于点4'和点4'',再用点4''作到线1'2''(面A与面C相交线)的垂线,又已知点4到面A的距离L1,这样就计算出面A与面B、C夹角约为θ2。

1.2加工方式确定

经过上述计算,确定了三个平面的空间位置关系。由于在金属加工中获得平面的主要加工方法为铣削加工,同时铣削加工形成的平面与平面相交也能获得类似倒角的结构,因此确定采用铣削加工方式。以面A和它的中轴线13为加工中翻转的基准面和轴线。

2详细工艺设计

2.1设备选型

为实现关键件形状切割,机床需具备五轴系统,并且主轴转速达万转以上。经过市场调研,购置了北京精雕有限公司生产的型号为SmartCNC500的五轴加工设备,其最高主轴转速可达到28000rpm,能够实现高转速、低进给的加工方式,符合工艺要求。

2.2工装设计

工装主要设计依据是:设计、工艺要求和设备条件(SmartCNC500五轴加工设备)。夹具主要由定位套、回转体组件等构成。其中定位套为主定位基准件,回转体组件为与机床回转工作台连接件。机床回转工作台带动回转体组件旋转,使工件获得需要的翻转角度,因此设计必须保证定位套、回转体组件的回转轴线与前面分析的轴线15重合,即保证工件装夹后,平面A与回转轴线夹角为θ3。2.3刀具设计关键件材料为紫铜(T2y),其硬度低,机械性能中的延伸率4-6%和断面收缩率35-45%较大,在加工过程中易“粘刀”,产生毛刺,所以在选择刀具的时候要考虑这一特性。在众多的铣削刀具中,锯片铣刀因其特殊的结构特点,刀刃与工件接触面积很小,切削力也较小,适用于此类加工[1]。具体刀具设计为30齿齿轮形状,厚度0.8mm,以钨钢YT8作为材料,硬度值为HV1600。

3工艺试验

经过一系列的工艺试验,基本确定了工艺参数,加工的零件满足设计要求。采用此种工艺加工的零件装配到专用设备后,在后序进行的实验中得到了比较理想的结果。

4结论

(1)研究确定了关键件加工的工艺流程及加工方式;(2)根据加工设备连接结构,关键件尺寸及空间角度分析计算结果,研制了加工专用定位工装;(3)根据关键件的加工要求,研制了平面铣削齿轮刀具;(4)经过工艺试验,确定了关键件平面铣削加工参数,加工出的零件满足设计要求;(5)采用此种工艺加工出的零件,在专用设备物理性能测试中得到了比较理想的性能数据。

作者:周润锋 单位:核工业理化工程研究院

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