廣州沖壓件定制-沖壓件如何控制變形量？
2019.05.25
1零件結(jié)構(gòu)
圖1所示為某新產(chǎn)品中的一個(gè)部件，其中一個(gè)零件擋油板為鈑金沖壓件（見圖2），從圖樣結(jié)構(gòu)和材料分析，擋油板是用3.5mm厚的10號(hào)鋼板，經(jīng)落料、多次拉伸成形，再經(jīng)車削加工完成。初步的工藝流程為：下料→落料→拉伸→熱處理→校形→車削加工。從工藝流程可知，需要3套模具和1套車夾具，落料可用車削加工完成，不需專用工裝。前期模具、夾具投入費(fèi)用大，并且模具、夾具需要一定的生產(chǎn)周期，不能滿足產(chǎn)品的按時(shí)交付，影響到產(chǎn)品的研發(fā)，為此進(jìn)行工藝攻關(guān)，用機(jī)械加工方法在短的時(shí)間內(nèi)完成此件的加工。
2圖樣分析
1、零件結(jié)構(gòu)分析
零件結(jié)構(gòu)為盆形鈑金沖壓件，壁厚為3.5mm，盆形邊緣外徑為φ（492.5±0.315）mm，深度為122.1mm，有5個(gè)相切圓弧。若轉(zhuǎn)為機(jī)械加工件，則機(jī)械強(qiáng)度比鈑金沖壓件低，但從圖1、圖2分析，擋油板在徑向由外圓φ4690 -0.25mm定位及密封，軸向由邊緣端面定位，內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm裝油封密封，機(jī)器在工作時(shí)，擋油板防止旋轉(zhuǎn)件飛濺的潤(rùn)滑油飛濺到機(jī)外，只起擋油作用，不受機(jī)械力作用，因此機(jī)械加工件的機(jī)械強(qiáng)度能滿足要求。鈑金沖壓件轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械加工件，由于壁薄，在機(jī)械加工過程中易變形，為此給加工增加了難度，在機(jī)械加工過程中要重點(diǎn)考慮工件的變形和裝夾。
2、技術(shù)要求分析
外徑φ（492.5±0.315）mm、外徑φ4690 -0.25mm、內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm及小端面需切削加工，外徑φ4690 -0.25mm為IT10級(jí)，內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm為IT8級(jí)，表面粗糙度值高為Ra=1.6μm。外徑φ4690-0.25mm的作用是徑向定位和密封，內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm裝油封起密封作用，邊緣端面作軸向定位，其余面為非加工面，尺寸要求為GB/T 1804的粗糙C級(jí)，只要保證型面不與其他旋轉(zhuǎn)件相碰即可。因此要重點(diǎn)控制外徑φ4690 -0.25mm和內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm的變形量。
3選擇坯料
擋油板轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械加工件，從結(jié)構(gòu)看，好選用鑄件，不但可節(jié)約原料，并可減少加工費(fèi)用。若選鑄鋼件，鑄造時(shí)需投入模具，并且鑄鋼件的鑄造缺陷多，當(dāng)加工為壁厚3.5mm時(shí)，易產(chǎn)生滲漏。若選鑄鐵件，鑄造時(shí)需投入模具，當(dāng)加工為壁厚3.5mm時(shí)，由于外徑大，易產(chǎn)生斷裂和滲漏。擋油板外形尺寸為φ（492.5±0.315）mm、總高度為130.6mm，無型材坯料可供加工。為此只有選用鍛件，選胎模鍛造比較好，胎模鍛造適用于小批量生產(chǎn)，并且從擋油板的結(jié)構(gòu)看可節(jié)約原材料和減少加工費(fèi)用。
確定材料：選擇材料首先要滿足設(shè)計(jì)文件的要求，再考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)要求10號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼，但10號(hào)鋼在切削加工時(shí)易產(chǎn)生粘刀，并且10號(hào)鋼的剛性差，若用機(jī)械加工方法加工擋油板易產(chǎn)生裝夾變形，增加了加工難度。為此與鍛造廠家溝通，有35號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼可供鍛造，并且鍛造性也好，由于是小批量生產(chǎn)，10號(hào)鋼與35號(hào)鋼的坯料價(jià)格相差不大。35號(hào)鋼的機(jī)械性能比10號(hào)鋼好，且較易切削，能滿足使用要求，為此確定選用35號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼鍛件，技術(shù)要求按QJ 500A―1998碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件技術(shù)條件。鍛件毛坯如圖3所示，拔模斜度為3°～5°。
4確定工藝流程
先對(duì)圖樣進(jìn)行分析，擋油板由鈑金沖壓件轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械加工件，結(jié)構(gòu)為盆形，外徑為4690 -0.25mm、內(nèi)部深度122.1mm、壁厚為3.5mm，在裝夾時(shí)易產(chǎn)生彈性變形及塑性變形；加工壁厚3.5mm時(shí)，受切削力的作用易產(chǎn)生彈性變形，為此要增加工件的剛性；擋油板的坯料是鍛件，加工為壁厚3.5mm的盆形結(jié)構(gòu)件，切削量大，加工后由于內(nèi)應(yīng)力的重新分布，易產(chǎn)生由內(nèi)應(yīng)力引起的變形，為此在加工過程中，要及時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力。
從設(shè)計(jì)要求看，要重點(diǎn)控制外徑φ4690-0.25mm和內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm處的變形量。
為了控制變形量，要重點(diǎn)控制兩個(gè)環(huán)節(jié)：一是裝夾變形，二是加工后由內(nèi)應(yīng)力引起的變形。工藝流程的安排及加工方法的確定要結(jié)合本企業(yè)和協(xié)作廠家的實(shí)際加工能力，在保證零件質(zhì)量及安全生產(chǎn)的情況下，提高經(jīng)濟(jì)性，確定工藝流程。
按以上分析，確定工藝流程為：鍛造→正火→車加工→正火→車加工→低溫退火→車加工。
1、鍛造及鍛件的正火由協(xié)作廠家負(fù)責(zé)完成，但需方對(duì)鍛件圖會(huì)簽，鍛件進(jìn)廠按鍛件圖檢驗(yàn)，并檢查正火處理記錄。
2、車加工
圖4所示為粗車工序圖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度為GB/T 1804的中等m級(jí)及以下精度，坯料質(zhì)量為138kg，坯料結(jié)構(gòu)如圖3所示。加工機(jī)床首選普通立式車床C5112，也可選普通臥式車床C630，由于坯料為鍛件，坯料外徑為508mm，為了夾緊可靠，選用四爪單動(dòng)卡盤裝夾。具體車加工步驟為：①用四爪單動(dòng)卡盤裝夾，以端面1為基準(zhǔn)，夾外圓φ496mm（坯料外徑φ508mm），夾緊的同時(shí)用劃針校準(zhǔn)坯料的內(nèi)孔。車端面2、外圓φ496mm長(zhǎng)約35mm、內(nèi)孔φ150mm及內(nèi)形尺寸。②用四爪單動(dòng)卡盤裝夾，以端面2為基準(zhǔn)，夾緊外徑φ496mm，夾緊的同時(shí)用百分表校準(zhǔn)內(nèi)孔φ150mm，跳動(dòng)量不大于0.2mm。車端面1、外斜面。
3、正火
通過第一次正火，可消除熱加工（鍛造）中形成的過熱組織；第二次正火使晶粒細(xì)化，勻化了組織，提高綜合力學(xué)性能，并消除內(nèi)應(yīng)力。具體參數(shù)：加熱至840～860℃，保溫90～95min，空冷。
4、車加工
圖5所示為車內(nèi)外形面工序。內(nèi)外形面由5個(gè)圓弧面相切而成，普通臥式車床難以完成，并且加工效率極低，為此選用數(shù)控車床。根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，選用臥式或立式數(shù)控車床，首選臥式數(shù)控車床，加工排屑好些，本工序的加工精度為GB/T 1804的中等m級(jí)，一般精度級(jí)的數(shù)控車床就可滿足要求，如選Vturn-36數(shù)控車床。工件已粗加工，為了提高裝夾速度，選用三爪自定心卡盤裝夾。①裝夾外圓φ494mm（車前尺寸φ496mm），但外圓φ494mm的左端面距端面1的小距離為105.5mm（136mm－30.5mm），并且夾緊部位的壁厚為18mm，由圖4計(jì)算而得，為此用加長(zhǎng)軟三爪自定心卡盤夾緊，軸向以端面1定位。車端面2、內(nèi)孔φ（152±0.2）mm及內(nèi)形尺寸。②用三爪自定心卡盤裝夾，軸向以端面2定位，反夾內(nèi)孔φ462.88mm。車端面1及外形尺寸。
5、低溫退火
為了消除切削加工后的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定精車后的尺寸，安排低溫退火，具體參數(shù)：加熱至580～600℃，保溫70min，隨爐緩冷到250℃以下出爐空冷。
6、車加工
圖6所示為精車工序，加工面為端面和內(nèi)外圓，高精度為IT8級(jí)、表面粗糙度值Ra=1.6μm，普通車床CW616E可達(dá)到要求。此工序選用普通車床加工，其原因一是夾緊處只有3mm，易變形，要用寬軟爪夾緊，粗車后需松開三爪，再輕夾工件，并用頂盤頂緊工件，普通車床裝夾方便；二是加工內(nèi)容為內(nèi)外圓和端面，無圓弧面。
加工步驟為：
①用三爪自定心卡盤裝夾，軸向以端面2定位，寬軟爪反夾內(nèi)孔。車φ（155±0.031 5）mm孔口端面（表面粗糙度值Ra=12.5μm）、外圓φ161mm至要求，粗、精車內(nèi)孔φ（155±0.031 5）mm。
②用三爪自定心卡盤裝夾，軸向以端面2定位，寬軟爪反夾內(nèi)孔，夾持住即可，用車床尾座頂針頂頂盤，從而軸向頂緊工件，再反夾緊內(nèi)孔。粗車外圓φ4690-0.25mm及其底端面，外圓留余量1.2mm、底端面留余量0.5mm。
③裝夾方式不變，松開三爪自定心卡盤，再輕夾內(nèi)孔。精車外圓φ4690 -0.25mm及其底端面。
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