气动元件管接头的加工（精选四篇）
气动元件管接头的加工 篇1
钛合金管接头是液压系统中连接管路或将管路装在液压元件上的零件, 这是一种在流体通路中能装拆的连接件的总称。管接头是管道与管道之间的连接工具, 是元件和管道之间可以拆装的连接点。在管件中充当着不可或缺的重要角色, 它是液压管道的两个主要构成部分之一。钛合金是一种以钛金属元素为基础加入其它金属元素组成的合金。钛合金作为一种特殊的材料, 因其质量轻, 高强度、高耐热度和高耐腐蚀度等特性在航空工业领域受到广泛的使用。尤其是飞机和火箭的航天器的制造中, 钛合金作为重要材料被应用, 使其特性得到充分的发挥。但是, 对于钛合金的机械加工, 其较差的加工性能, 直接影响着钛合金零件产品的加工质量和加工效率, 尤其在螺纹的加工工艺方面, 存在相当大的困难。本文针对钛合金的材料加工特点进行深入研究, 探讨适合钛合金螺纹加工的工艺, 解决钛合金攻丝工序中的难题。
1 钛合金加工特性与特点
钛合金的导热性能低的特性直接导致其散热性不好, 在对其进行螺纹的加工操作时, 对温度的发散和冷却表现很差, 导致因加工后的回弹量大而产生变形。而且对加工刀具的刃口磨损厉害, 降低刀具的使用寿命。另外钛合金的变形系数小的特点直接导致刀具损耗的加大。其化学活性大的特点容易在加工产生高温的情况下同其它金属材料发生化学反应, 造成对刀具和丝锥的粘结, 产生“咬刀”的现象。为了增加钛金属元素的强度, 在纯钛中添加合金元素形成钛合金。钛合金的类型有三种:一种是钛合金, 以TA来表示;一种是钛合金, 以TB来表示;还有一种是+钛合金, 以TC来表示。+钛合金属于双相合金, 使用最为广泛, 是航空工业领域中重要的钛合金原料。钛合金具有良好的金属性能特点, 具体表现在:其强度高, 其密度较小, 但是强度却远大于许多合金钢;其耐热性好, 耐热强度高于铝合金的几百倍, 具有良好的热稳定性;其低温性能好, 在超低温条件下, 仍然具有良好的性能;其耐腐蚀性好, 其对酸、碱、潮湿、氯化物等抵抗力很强;其化学活性大, 能够与空气中的氧、氮、碳等多种化学元素发生反应;其导热性能低, 其导热系数远低于铁、铝等金属。
2 钛合金的螺纹加工刀具的选择
钛合金螺纹加工多使用错齿丝锥进行攻丝操作, 即将丝锥的刀齿每间隔一个就去掉一个, 呈交错排列, 使加工件和丝锥只有单面进行接触以减少相互间的摩擦, 降低因摩擦产生的转矩。这样可有效的预防丝锥被卡死或者损坏, 从而使螺纹加工的质量提高。使用这种错齿丝锥可以使切削厚度增加一倍且深度大于冷作硬化层, 切削厚度的增加直接导致丝锥齿切削力的增加, 但是对于切削的排屑来讲更容易了一些, 使摩擦力减小, 丝锥和切屑的粘连度降低, 从而提高丝锥的耐用度和螺纹精度。在错齿丝锥的设计上要注意最终的齿槽数为奇数, 以减少齿刃的受力。在钛合金材料的螺纹加工上, 使用错齿丝锥, 可有效的保持攻丝的稳定性, 提高螺纹精度。对于钛合金材料的螺纹加工, 推荐使用高速钢丝锥。这种材料制成的丝锥韧性和抗变形性都很高, 同时还具有很好的耐磨性。对于钛合金材料的攻丝, 可先采用高速钢丝锥进行初步的攻丝, 再对螺孔采用硬质合金丝锥校正。随着对刀具材料的深入研究, 一定会有更加合适的材料制成丝锥对钛合金的螺纹进行更好的加工。
3 钛合金管接头螺纹的加工工艺
螺纹底孔的增大可以使加工时产生的切削力和热度得到有效的降低。钛合金的管材强度较大, 增加螺纹底孔的直径的具体额度的前提条件在于对螺纹接触率的要求和螺纹头数的具体数量。从加工工艺方面来看, 可适当将螺纹内径要求增大一些, 这样可使螺纹牙高有所减小。适当加大螺纹的直径, 对钛合金等特殊材料的攻丝尤其适合。虽然使螺纹接触率降低但是螺纹的连接因为其长度的增加仍然稳固可靠。为了预防丝锥在加工中因压力过大而折断, 可选择采用机床攻丝的加工工艺。
3.1 切削速度与刀具的控制
因为钛合金材料的金属特性, 所以对加工时的切削速度进行控制, 使其保持在较小速度的切削, 更有利于螺纹加工工作的进行。但是注意速度也不能过小, 一般保持在每分钟速度在200mm~300mm为宜。在进行钛合金的螺纹加工时, 要考虑刀具的几何尺寸。合适的前角的选择, 可以是削刃的强度增加, 提高刀具的耐久性;合适的大后角的选择有利于加工时的排屑。在对钛合金管材进行深孔的攻丝工作是, 可以采用减少容屑槽数量的方法来增大容屑空间, 增强丝锥的排屑能力。
3.2 丝锥夹头与冷却液控制
在使用机床进行攻丝的时候需要使用专门的丝锥夹头, 再结合扳手攻丝。对于钛合金材料的螺纹加工, 其螺纹尾扣通常要比标准长度长一些。最好设计退刀槽, 这样即使丝锥攻丝到底部的时候也不会产生崩刃现象。可选择具有良好润滑功能的活性高的冷却液对丝锥进行直接的冷却作用, 以丝锥加工过程中产生的温度过高使丝锥和切屑产生粘连, 影响丝锥的加工速度和加工精度。推荐采用以合适比例进行配比的油酸、硫化油和煤油的混合液用以冷却丝锥。也可选择采用F43切削油, 同样可以达到理想的冷却效果。在对钛合金材料的螺纹加工时, 可开辟冷却槽于丝锥的刃背上, 以确保冷却也能够顺畅的到达削刃。
4 结论
综上所述, 对于钛合金管接头的螺纹加工, 首先要充分了解钛合金材料的金属特点及其加工特性, 以针对其特性采用合适的丝锥设计和丝锥材料的选择。其次要采取合适有效的加工工艺, 在加工中对钛合金材料的弱点进行有效的规避。通过刀具和加工工艺双方面的配合, 提高钛合金的螺纹加工精度和加工速度。随着金属材料的深入研究和加工工艺的发展, 必将会有更好的钛合金加工工艺出现。
参考文献
[1]李企芳, 计志孝, 等.难加工材料的加工技术及螺纹加工新工艺探究[J].机械制造与设计, 2012, 12-13.
三通接头的加工 篇2
我公司生产的烟草机械设备中有一种叫三通接头的零件,结构如图1所示,材质为ZQSn6-6-3,即铸锡青铜,零件外形尺寸较小,三通的壁只有1mm厚。
零件为铸件,毛坯的外形结构不规范,加工零件三个方向的外圆和内孔时,用车床通用的装夹方法无法进行。零件的外形尺寸太小,用组合夹具元件无法拼出其所需的夹具结构。三通之间的位置有一定的角度关系限制,需要设计专用的夹具来满足相互之间进行定位、装夹等加工时的要求。即便是加工出一个方向的尺寸后,因零件的壁太薄,也无法直接对该部位进行装夹,因此需要至少两套以上的夹具才能满足该零件的加工需求。
2 问题分析
对以上加工问题进行分析,设计了两套车床专用夹具,其结构简单、装夹使用方便,总体分析如下:
2.1 工艺分析
(1) 工件的材质为ZQSn6-6-3,零件外形不规则,在车床上加工外圆和内孔前必须先加工出定位基准,才能与专用夹具进行刚性连接。
(2) 工件有三个方向的回转面,在车床上共需进行三次装夹。
(3) 工件的内孔、外圆和其他位置之间无形位公差要求,尺寸也都是自由公差,加工难点主要是其定位和装夹,尤其是在装夹中要保证先加工出来的回转面不变形。
2.2 工艺制造
因我公司属多品种、小批量的生产类型,只能采用砂型铸造,同时锡青铜的铸造性能相对较差,流动性不好,易产生缩松等缺陷,不能实现精密铸造[1],所以该零件铸件的毛坯外形结构如图2所示,外形结构整体为方形。
根据以上的分析,结合零件毛坯的结构,制定了该零件的机械加工工艺过程卡(见表1),其中在铣床上工件的断面全部加工成边长为11mm的正方形、厚度方向公差要求0~-0.05mm,为下一步加工三个方向的内孔和外圆作基准,并为夹具的设计提供定位和装夹的位置。
1.内六角圆柱头螺钉 2.夹具体 3.压板 4.工件
2.3 夹具设计
图3为第一套车床夹具C1的装配图,零件加工到40道车工工序时,首先用该套夹具实现右端外圆、台阶、槽、内孔及倒角的加工。该套夹具的设计思路是:如何把工件左端的两个伸出端与夹具进行刚性连接后实现工件右端的四方体的回转中心与夹具的回转中心在同一中心线上。
图4为第二套车床夹具C2的装配图,零件在40道车工工序用车床夹具C1加工完右端外圆、台阶、槽、内孔及倒角后,用该套夹具实现左端两个45°方向的外圆、台阶、槽、内孔及倒角的加工。该套夹具的设计思路是:把已加工出的右端部分与夹具进行刚性连接后,实现工件左端的两个45°方向四方体中的一个回转中心与夹具的回转中心在同一中心线上,同理,可以实现另外一个方向的加工。
1.夹具体 2.压板 3.内六角圆柱头螺钉 4.工件
3 夹具的使用和注意事项
车床夹具C1使用时,如图所示把工件左端放入夹具体的11槽内,当工件90°的两个平面与夹具体90°的两个平面紧密贴合时,工件相对夹具的位置就自动找正,此时工件要加工的右端部分的中心线与夹具的中心线重合,用内六角圆柱头螺钉把两个压板与夹具体锁紧,在车床上校正后进行加工。但应注意以下事项:(1)夹具体上的11槽深的尺寸很关键,太浅时工件与夹具不能贴合,太深时又会造成加工时车床和夹具相互干涉,还有可能右端的长度加工不出来。(2)夹具体上的11槽与工件的配合为间隙配合,但间隙量要合适,间隙太小工件与夹具装配困难,间隙太大无法保证中心线的统一。(3)压板紧贴工件与夹具体锁紧后,压板与工件的接触面到压板下面的距离应比工件的厚度略短,这样才能把工件压紧[2]。
车床夹具C2使用时,把上一步加工出来的右端外圆插入夹具体的准8G7中,直到尺寸为20的左端面靠紧夹具,此时用内六角圆柱头螺钉把两个压板与夹具体锁紧,用四爪定心卡盘夹紧夹具体外圆,校正后就可进行加工,但应注意以下事项:(1)夹具上的孔准8G7的中心线与夹具的外圆中心线的交点应能保证工件装到夹具上后与工件上三个方向的中心线的交点重合。(2)夹具体上的孔准8G7与工件的配合为间隙配合,为了保证其配合,上一步加工的右端外圆应留有工艺尺寸准8g6。(3)压板的结构和锁紧点的选择应能保证夹紧牢固,同时压板紧贴工件与夹具体锁紧后,压板与工件的接触面到压板下面的距离应比工件的厚度略短,这样才能把工件压紧。
4 结 语
实践证明,使用以上设计的两套车床夹具对该零件进行加工,是一种非常行之有效的方法,工人操作起来非常简单,零件定位方便、快捷,工作效率高,取得了较好的加工效果。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.
Y型接头加工夹具改进设计研究 篇3
图1所示Y型接头通常是由镗床加工完成的零件, 由于镗床切削速度慢、镗削螺纹时精度难以保证等原因, 难以生产出合格的产品。为此笔者通过在车床上设计了一种实用的夹具, 顺利地解决了“本体”无法在车床上直接装夹的难题, 完成了Y型接头的加工任务, 满足了产品质量要求。
1 Y型接头零件的机械加工难点分析
1) 材料难加工。船用产品液压管件上的连接部件, 需要具有防腐蚀的能力, Y型接头所选用的材料为1Cr17Ni2的不锈钢, 属奥氏体不锈钢, 这种钢材的机加工切削性能很差, 对加工硬化非常敏感, 该材料的塑性好、韧性高, 但切削时易粘刀, 易加工硬化, 刀具非常易磨损, 机加工难度大, 难以保证机加工后的表面粗糙度。
2) Y型接头的外形特殊难装夹。车削加工时工件旋转, 刀具不动, 可以获得较高的切削速度, 硬质合金刀具 (特别是选用机夹刀具) 能够有效地克服1Cr17Ni2材料在机加工时产生的冷作硬化现象。车削加工各种螺纹的质量好, 车床加工螺纹时挂轮调整非常方便, 也便于对刀和用环规等量具检验螺纹加工后的质量, 更主要的是钻深孔时, 加工速度和加工质量都有所提高。但是由于Y型接头的前端两个通口夹角是80°, 与另一个通口的夹角是140°, 用四爪卡爪直接装夹时, 夹持前两个通口时能加工下端的通口, 但当下端通口加工完成后, 直接用四爪卡盘装夹工件却无法使上端其中的一个三通口处于车床卡盘中心并且与卡盘垂直的位置。因此, 当采用车床加工该零件时, 存在着不能直接装夹的问题。
2 设计车床夹持Y型接头的专用夹具
首先对其下端的这一个通口, 确定可以用车床直接加工, 其方法是, 用四爪卡盘夹住毛坯的上端 (该毛坯采用的是自由锻方法锻造的一个260 mm×100 mm×60 mm的长方体) , 然后车削下端各部尺寸成品, 而上面这两个通口如何在车床上进行装夹就是本次设计专用夹具要解决的问题。车床加工要具备的条件是零件的轴心必须与车床主轴 (卡盘) 中心重合, 其外圆和内孔才能被车床加工成品, 这是此次夹具设计的关键。
1) 选择定位基准。通过对“本体”零件形状的分析, 该三通有3个圆心在同一平面上, 而且Y型接头下端的一个通口可以不用夹具直接在车床上加工, 可以利用这一点, 此外在加工下端通口时, 只需保证M39×2的内螺纹和端面加工质量, 确保M39×2的内螺纹的螺纹精度并且和端面垂直, 就可以利用其作为夹具的定位基准, 再利用夹具来解决另外两个通口的装夹问题。
2) 提出设计车削加工Y型接头的基本思路。用车床卡盘无法直接装夹Y型接头进行车削加工, 如果把该零件固定在一个夹具上, 然后再用车床的四爪卡盘夹持这个夹头, 就能完成加工任务。为此, 可用一个弯板型式的夹具, 将零件固定在弯板上, 再将弯板装夹在C630车床的四爪卡盘上, 在适当调整卡盘位置, 即能解决“本体”的装夹问题。
3) 夹具设计方法。将Y型接头上端的两个通口靠在弯板侧边上, 使其一个通口与底边垂直, 而且基本上处于弯板的中心位置, 然后将其下端的通口位置向弯板底边引线, 至合适位置, 参照此位置, 将线过渡到弯板内侧, 在底板上划一条40°的线, 贴着侧边从底加工面的上面和下面各加工出Ф55 mm的同心孔, 中间壁厚留25 mm, 并加工出Ф300+0.01的孔, 加工这些孔的作用, 是在弯板底部准备安装定位销轴, 用于联接Y型接头的下端面, 达到固定零件的目的。
定位销轴的设计与制作:定位销轴的作用是联接和固定Y型接头的下端通口, 另外还必须使定位销轴能准确牢固地固定在弯板上, 因此定位销轴的上端车制了M39×的外螺纹, 螺纹后的端面与M39×2螺纹垂直。销轴的准3的轴颈的尺寸公差Ф300-0.01, 与弯板孔的尺寸基本相同, 用来保证Y型接头与弯板的定位精度, 定位销轴的下端加工成M36×2的螺纹, 用螺母和弹簧垫片加以固定。
锁紧装置设计:Y型接头用固定销轴装夹在弯板上后, 由于该处是螺纹连结, 可以旋转, 没有完全控制零件的自由度。为此, 可在弯板的另一侧设计锁紧装置。锁紧装置由压板、双头螺柱、螺母、弹簧垫片组成, 螺栓采用M14的双头螺柱。锁紧装置制作完成后, 车削Y型接头的专用夹具基本上制作完成。
4) 夹具使用方法。将Y型接头的下端通口与定位销轴联结在一起, 靠实后, 将定位销轴把紧在弯板上, 这时上部的两个通口, 一个通孔与弯板的底板垂直, 另一个通口可以用锁紧装置夹紧。当锁紧装置锁紧后, 接头本体就被固定在专用夹具上, 此时把专用夹具装夹在车床的四爪卡盘上, 就可以对接头进行加工。当第一个通口加工完后, 按照上述办法把另一个通口移至该方向, 就能完成Y型接头的加工。
3 结语
通过设计车削加工Y型接头的专用夹具, 使Y型接头由镗削加工转变为车削加工, 克服了镗削加工时存在的效率低、质量差的难题。加工后Y型接头的尺寸数据、表面粗糙度及技术参数符合图纸的要求, 应用专用夹具比镗床加工提高了生产效率近5倍以上, 解决了加工难题。
摘要：Y型接头为船用管路连接上的常用零件。由于形状特殊, 该种零件通常是在镗床上采用镗削的方式加工, 加工效率较低。为此设计了车削加工Y型接头的专用夹具, 将该产品转移到车床上进行加工, 解决了该类零件加工制造的难题。
关键词：Y型接头,专用夹具,车削
参考文献
[1]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社, 1991.
气动辅助支承在机加工夹具中的应用 篇4
1、几种常见的辅助支承结构
在机加工夹具中, 为了确保加工平面具有一定的平面度, 特别是铣平面夹具, 为将机加工过程中工件支承刚度不足所产生的噪声消除, 以及因支承刚度不够所产生的加工颤刀刀纹消除, 在对轮廓面积相对较大的工件进行加工时, 常会利用辅助支承。常见的辅助支承结构如图1所示,
图1中, (1) 是螺旋式辅助支承, 初始阶段, 支承销高度较主支承低, 通过固定销联将螺杆与手轮接为一体, 使用过程中, 为与工件支承表面高低位置变化相适应, 通过对手轮进行调整, 使工件接触辅助支承。加工结束后, 为与下一个工件支承相适应, 需回旋螺杆足够的让位空间, 因此该结构效率较低、结构过于简单。 (2) 是自动调节辅助支承, 相比于主支承, 支承销高度更高, 主支承上安装工件后, 工件定位基准面会压下预先被弹簧力顶起的支承销, 与工件定位基准面接触时, 是与其他主支承一起的, 径向摩擦力锁紧支承销, 因此, 可以看出该结构只适合工件垂直方向和垂直方向切削力偏小的情况, 偏心轮、顶紧螺杆等都可作为径向锁紧摩擦力的来源。 (3) 是推引式辅助支承, 相对于主支承, 支承销的高度偏低, 在主支承上安装工件后, 经过斜面传递作用, 工作定位与支承销基准面接触、锁紧, 工件垂直方向货自重方向切削力较大情况下适合使用该结构。通过以上分析不难看出, 这三种结构都难于确保一致性输出、劳动强度大、且效率低。
2、气动辅助支承结构
与图1的结构 (1) 、结构 (2) 、结构 (3) 相比, 来看一下图2。通过图1与图2的对比可知, 图1中辅助支承演变为图2中的气动辅助支承, 特别在后两种模式中, 气缸取代了原先的径向锁紧摩擦力。避免因过大的辅助支承力而使工件产生变形、可以定力支承、一致性好、锁紧可靠且均匀、劳动强度低、工作效率好等均为气动辅助支承的特点。
根据图2中结构 (1) 来看, 在进行设计时, 可对定值力气缸进行选用, 气缸直接作辅助支承。虽然理论上提倡气缸直径越小越好, 但是在实际应用中, 支承销依靠气缸推出力被顶起即可, 辅助支承只是发挥刚性支承的作用。但条件是气路无泄漏且良好封闭, 这样在换向阀截止时, 确保气缸自锁。直径大的气缸, 主支承基础上压紧工件后, 辅助支承启动, 这时, 辅助支承力过大会将其平衡破坏, 弹性变形则会出现于工件局部, 而出现在工件加工后时, 则体现为加工表面平面度差。图2中结构 (2) 支承销的支承力源自于弹簧, 支承销的侧向锁紧力则为气缸。a支承块和支承销之间配合段足够长, 且配合精度高, 方可确保支承销的自如运动;b为防止导滑孔内进入切屑和切削液, 而造成运动失灵, 需要将防护圈加到支承块与活塞杆、支承块与支承销之间;c以能够径向锁紧支承销为基准确保气缸的输出力, 安全余量基于核算实现足够给予。
图2中结构 (3) , 在确保支承销能够运动的前提下, 气缸直径越小越好, 将防护圈加入支承块与活塞杆之间、支承块与支承销之间。支承块与支承销之间所具有的配合段要足够长, 且配合精度必须良好。在装配夹具后, 在达到支承块与活塞杆上相应的孔的同轴度标准的情况下, 机构整体才能自如运动。该结构具有较高的加工精度要求。
结束语
对工件的外形尺寸亦或性能通过各种机械进行改变的过程称为机械加工。其含义有多种理解, 机械加工广义指能用机械手段制造产品的过程;狭义指用车床、铣床、钻床、磨床、冲压机、压铸机等专用机械设备制作零件的过程。分为冷加工和热加工是按被加工工件处于的温度状态划分的。常温下不引起工件的物相或化学变化的加工﹐称冷加工。低于或高于常温状态而且会引起工件的化学或物相变化的加工称之为热加工。热加工常见有热处理, 如煅造、焊接、铸造。冷加工按加工方式可分为压力加工和切削加工。
在特定的情况下使用的支承元件即为辅助支承, 在对辅助支撑进行设计时, 应对零件的结构特点进行充分地了解, 并达到工艺上加工以及装夹要求。因此, 可靠、稳定、便于操作、结构简单等是辅助支承的特点。为了确保滑动部分的随时清洁, 滑柱应设置防尘罩。除此之外, 为提高滑动部分工作寿命, 其耐磨性要求较高。在油底壳铣大面夹具中采用气动辅助支承作用显著, 该结构具有劳动强度低、可靠、效率高等优势, 值得广泛应用与推广。
摘要：机械加工时, 加工部位由于工件自身结构限制等因素, 以至产生悬臂状态。为了便于装夹工件, 不能将足够的固定支撑设置与机床夹具中, 就无法对工件正确位置进行限制, 从而该加工带来难度。文章在简要介绍几种常用结构的辅助支承基础上, 对机加工夹具中应用气动辅助支承展开探讨。
关键词：夹具,辅助支承,气缸,结构
参考文献
[1]刘桂芝, 周永良.石墨碳块机加工夹具系统的设计[J].机床与液压, 2012 (18) .
[2]伍太宾, 任广升.汽车半轴锥齿轮的精密成形技术和机加工专用夹具研究[J].兵工学报, 2010 (1) .
[3]杨志福."定位"的解析——《机床夹具》课程中的概念[J].科学咨询, 2011 (12) .
[4]徐泽侠, 金寿松, 陈宏林.对机加工设备换模的精益分析与改善[J].成组技术与生产现代化, 2013 (2) .
