法兰主要应用于两个设或者两个轴类零件之间的连接,法兰连接是管道施工的重要连接方式,拆卸方便,能够承受较大的压力。图1所示为某型号减速机的法兰零件图,月产量30000件,其轮廓尺寸为Φ52mm×18mm,在零件首件试切加工过程中发现有以下3处不易达到图纸要求:(1)图1放大处圆弧面及圆角的粗糙度 Ra0.4;(2)Φ24+00.05mm 和 Φ12.2mm 孔的中心线mm 圆柱面的顶端呈斜面状,并且与 4-Φ 4.5mm孔有位置关系。不锈钢加工件针对以上情况,文章通过优化加工工艺,对机床、夹具、加工方法等进行分析与研究,不锈钢加工件提出了解决以上问题的方法,满足了批量化生产的要求。
根据加工要求,法兰零件的毛坯选用Φ55mm×20mm的圆棒料,材料为SS316L不锈钢,不锈钢加工件其化学成分如表1所示,该材料具有耐腐蚀、耐高温的特点,同时具较高的强度和较好的切削加工,性能,在机械装中应用极为广泛。分析零件图中法兰的加工要素主要包括车外圆、镗孔、铣平面、钻孔等,大致分为车削和铣削两部分。首先在数控车床上完成右侧Φ34mm和Φ52mm外圆的 车 削 ,然 后 掉 头 装 夹 完 成 Φ33mm 外 圆 、Φ28.3mm 和 Φ15.68mm孔的加工;其次,在立式加工中心上完成R1.7圆弧槽、 Φ24+00.05mm和Φ12.2mm孔、右侧斜面、4-Φ4.5mm孔的加工。机床型号分别为采用沈阳机床生产的斜床身V2型数控车床和美国HAAS - VF1 型立式加工中心,首件试切加工工序如表 2所示。
从表2可以看出,首件试切过程中,无论是数控车床或者加工中心,均采用三爪卡盘作为夹具,首先利用数控车床加工右侧外圆和台阶,接着掉头装夹完成左侧外圆和内孔的加工;其次,在加工中心上利用三爪卡盘夹持右侧外圆处,铣削圆弧沟槽及钻孔,然后反面装夹完成斜面及孔的铣削;后在数控车床上完成内沟槽的加工。采用以上加工工序完成首件试切经检测后发现,零件左侧内孔R0.5与R1.7圆弧面粗糙度值过高,部分圆弧未完整加工出;Φ24+00.05mm 和 Φ12.2mm 孔与轴心线°夹 角;右侧斜面空间位置关系不符合图纸规范,整个零件加工用时太长,效率太低,无法满足客户大批量的生产要求。
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