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分析

根據圖紙要求，密封圈的材料采用45號鋼，該材料屬于中碳調質結構鋼，經適當的熱處理以后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性，具有較高的強度和較好的切削加工性能，調質處理后零件具有良好的綜合機械性能，應用極為廣泛。在原加工工藝中，根據板材的厚度規格，毛坯選用14mm厚的板材，采用等離子切割，加工成外徑為Φ420mm，內徑為Φ320mm的圓環。根據金屬密封圈的結構，加工分為車削和銑削兩部分完成。首先利用數控車床完成密封圈的主體結構，包括正、背端面和內、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，首先利用數控車床進行正面加工時，正爪撐持毛坯的內孔，實現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，實現工件反面和內孔的加工;最后，三爪卡盤安裝于加工中心工作臺，正爪撐持工件內孔，完成后續通孔和沉孔的加工。

2影響因素分析

根據圖1中金屬密封圈的結構，通過對原加工工序及檢測數據分析，可以排除加工設備和刀具的影響，而推斷出夾具和密封圈的結構是產生問題的主因，導致加工精度達不到要求，具體影響因素如下:

(1)金屬密封圈結構影響

因為密封圈直徑為410mm，厚度僅為10mm，徑向遠大于軸向尺寸，該工件在車削過程中易受內應力的影響，發生翹曲變形，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，導致工件達不到精度要求。

(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，這樣會使得車床主軸在旋轉一周時，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象，導致工件振動，伴隨著很強的噪音，影響了表面質量。另外，三爪的夾持力集中在與三爪接觸的工件局部位置，導致工件變形，微觀上內、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，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新加工工藝設計

根據以上所述，受密封圈自身結構的影響，夾具是造成工件加工精度達不到圖紙精度要求的關鍵因素。為了解決圓跳動超差問題，提高加工效率，設計了新的夾具且制定了新的加工工藝。加工設備不變，工序1～14為車床加工環節，工序15～17為加工中心加工環節，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。在車床加工環節，工件安裝后的情形，在加工中心加工環節，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、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是在抱持夾具內夾圓棒時對型腔Φ410mm的圓進行車削，工序12是在撐持夾具Φ60mm臺階套住圓環時，對Φ330mm外圓進行車削，目的是為了消除三爪卡盤內的撥盤內圓與中心軸的間隙，解決了夾具自身誤差。

4結語

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鍵因素是密封圈自身結構所限，采用了不合理的夾具所致。通過設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，達到了圖紙要求。完成了既定的生產目標，取得較大的經濟效益。

作者:郭秀華陳祥林周曲珠單位:蘇州經貿職業技術學院機電與信息技術學院蘇州市職業大學機電工程學院