35CD4 segondè -fòs asye se lajman ki itilize nan pati presizyon silendrik nan aerospace akòz pèfòmans ekselan li yo, men li gen difikilte teknik tankou dite segondè, difikilte pou koupe segondè, deformation fasil nan pati mens -ranpa yo, ak kondisyon tolerans strik. An repons a difikilte teknik sa yo, yo te fòme yon konplo machin mèg ki kouvri plizyè pwosesis pa konbine karakteristik materyèl yo ak dimansyon presizyon ak kondisyon pwosesis espesyal nan pati yo. Pa optimize paramèt yo ak zouti nan lyen kle yo tankou vire ekstèn, raz entèn, twou oblik ak twou kote yo pote machin nan pwosesis la machin, ak ajiste sekans nan peening piki ak onin, pwoblèm tankou deformation MACHINING ak devyasyon dimansyon yo te rezoud. Finalman, pwodiksyon an mas ki estab nan pati yo te reyalize, ak pwosesis ki enpòtan an ka bay yon referans pou machin nan pati presizyon nan materyèl difisil -pou-koupe.
PATI 1
Entwodiksyon
Dekouvèt pèfòmans nan ekipman ayewospasyal yo trè depann sou presizyon nan machin ak fyab nan eleman debaz [1]. Gwo -fòs asye 35CD4 te vin tounen yon materyèl ideyal pou pati presizyon silendrik nan ayewospasyal akòz karakteristik ekselan li yo tankou gwo fòs ak gwo hardenability. Sepandan, fòs la koupe segondè ak siyifikatif travay redi tandans nan materyèl sa a, konbine avèk fòm nan iregilye ak fasil deformable, ak presizyon sevè tolerans dimansyon nan pati yo silendrik, poze yon defi enpòtan nan pwosesis tradisyonèl D '.
Pou simonte defi pwodiksyon sa a, papye sa a konsantre sou pwopriyete materyèl 35CD4 ak egzijans pwosesis pati silendrik yo, epi li fè rechèch sou pwosesis machin mèg. Atravè yon seri mezi, ki gen ladan optimize konsepsyon pwosesis, amelyore seleksyon zouti, ak ajiste paramèt machin, pwoblèm kle tankou deformation machin ak devyasyon dimansyon yo te sistematik rezoud, sa ki lakòz yon solisyon pwodiksyon an mas ki estab ak serye.
Papye sa a revize sistematikman lide rechèch ak devlopman ak pwosesis verifikasyon teknoloji sa a, ki vize pou bay referans teknik pou machin nan pati presizyon aerospace menm jan an.
PATI 2
Karakteristik Pwosesis nan Aerospace Precision Pati Cylindrique
Yon sèten presizyon aerospace pati silendrik ki fabrike pa konpayi nou an te fè nan 35CD4, ak fòm li yo montre nan Figi 1. Pati sa a se yon pati ki gen fòm iregilye, estrikti espesyal li yo gen tandans fè deformation, ak epesè miray li yo relativman mens. Tolerans yo pou twou enteryè a ak sèk ekstèn yo se entèdi obligatwa, twou a pote nan lug la se yon twou presizyon, ak pati a gen twou oblik andedan, ki fè kontwòl la nan tolerans dimansyon ki gen rapò difisil. Karakteristik teknolojik pati silendrik sa a sitou reflete nan aspè sa yo.
Figi 1. Fòm ekstèn nan pati silendrik la
2.1 Karakteristik materyèl
(1) Karakteristik metalik
35CD4 segondè -fòs alyaj asye se yon mwayen-kabòn nikèl-kwòm-molybdène asye souvan itilize nan endistri ayewospasyal la. Konpozisyon chimik li yo montre nan tablo 1. Konpare ak lòt metal, asye sa a gen avantaj inik nan pwopriyete chimik, fizik ak mekanik.
Tablo 1. Eleman alyaj ak paramèt 35CD4 (konpozisyon chimik)
(2) Karakteristik materyèl 35CD4
Sitou enkli kat pwen sa yo:
① Segondè fòs. Paske li se yon asye alyaj ki ba{-kabòn, ki ba-, li gen pi wo fòs pase asye ki pa -alyaj, kidonk yo rele li "ba-alyaj segondè-asye fòs".
② Segondè fòs sede. Pwen sede li pi wo pase sa ki pa -alyaj asye. Anba chaj la menm, pwa a nan pati ki fèt ak materyèl sa a ka redwi pa 20% a 30%.
③ Bon plastisit ak severite. Pwopòsyon eleman alyaj relativman ba, bay materyèl la tou de bon plastisit ak severite. ④ Segondè hardenability. Konpozisyon alyaj la gen eleman tankou nikèl, chromium, ak molybdène, ki ka kenbe austenite supercooled nan asye a trè estab. Martensite ak bainite estrikti ka jwenn pa lè trempe.
(3) Karakteristik pwosesis materyèl. Materyèl sa a jeneralman gen de eta tretman chalè: nòmalize + tanperaman ak trempe + tanperaman. Dite ki koresponn ak de eta sa yo montre nan Tablo 2.
Tablo 2 dite materyèl
Kòm yo ka wè nan tablo 2, dite ak fòs rupture nan materyèl sa a yo tou de nan yon nivo segondè. Li se tou moun rich nan eleman tankou chromium ak Manganèz. Faktè sa yo ansanm fè li difisil pou trete, epi li se yon tipik difisil -pou-machine materyèl. Difikilte espesifik pwosesis yo se jan sa a:
1) Segondè fòs koupe. Materyèl la gen gwo dite ak fòs, gwo dansite atomik ak fòs lyezon, ak ekselan severite ka zo kase ak plastisit alontèm -. Pandan pwosesis la koupe, se pa sèlman fòs la koupe gwo, men fòs la koupe tou fluctue anpil [2].
2) Segondè tanperati koupe. Deformation nan koupe konsome anpil pouvwa ak jenere anpil chalè. Yon gwo kantite chalè koupe konsantre nan zòn nan koupe, fòme yon anviwònman tanperati ki wo -.
3) gwo tandans pou travay di. Materyèl la montre bon plastisit ak severite, ak yon koyefisyan ranfòsman segondè. Anba efè konbine fòs koupe ak chalè koupe, li sibi grav deformation plastik, ki mennen nan travay di. Ansanm, chalè koupe lakòz materyèl la absòbe idwojèn, oksijèn, ak atòm nitwojèn soti nan mwayen ki antoure a, fòme yon kouch sifas difisil ak frajil, plis ogmante difikilte pou koupe.
4) Gwo mete zouti. Segondè fòs koupe ak tanperati pandan koupe entansifye friksyon ant zouti a ak chips, ak materyèl la zouti se tendans entèraksyon afinite ak materyèl la materyo. Konbine ak prezans nan patikil difisil nan materyèl la ak redi travay grav, zouti a trè sansib a mete adezif, mete difizyon, mete abrazif, mete fwontyè, ak mete groove pandan koupe, finalman pèdi kapasite koupe li yo.
5) Manyen chip difisil. Fòs segondè materyèl la, plastisit, ak severite rezilta nan riban -tankou, bato konplitché pandan koupe, poze danje sekirite, anpeche pwosesis la koupe, ak lakòz reyur sou sifas pati a, sa ki fè li difisil pou satisfè kondisyon brutality sifas yo.
6) Gwo deformation koupe. Tanperati koupe segondè ak plastisit materyèl segondè pandan machin fasil mennen nan deformation tèmik, sa ki fè li difisil pou garanti dimansyon egzak ak fòm.
(4) Plan Pwosesis Materyèl Pou asire matyè premyè yo ka konplètman ranpli tretman trempe ak tanperaman an, vid la Forge bezwen yo dwe ki graj -masinen anvan tretman chalè asire ke epesè miray la nan chak -seksyon kwa se<30mm. Simultaneously, a datum is machined on the rough-machined blank to facilitate the connection between rough and finish machining processes. The blank and the rough-machined shape of the part are shown in Figures 2 and 3, respectively.
Figi 2: Vid
Figi 3: Fòm ki graj-machine
2.2 Karakteristik Pwosesis Pati sa a gen plizyè egzijans wo -dimansyon presizyon. Yon koule pwosesis ki estab ak serye dwe fèt pa konplè konsidere tout paramèt dimansyon presizyon asire bon jan kalite pwodwi. Dimansyon presizyon prensipal yo montre nan Figi 4.
Figi 4: Dimansyon Precision Prensipal nan Pati a
(1) Dyamèt Eksteryè Precision Dyamèt ekstèn presizyon nan pò a se mm, ak yon lajè zòn tolerans sèlman 0.022mm; gwosè twou anndan an se φ83.37mm, ki koresponn ak yon epesè miray 2.81mm. Egzijans tolerans dimansyon sa a se strik, miray pati a se mens, ak difikilte pou machin nan trè wo. (2) Precision Inner Twou: Precision twou enteryè a gen yon dyamèt φ mm ak yon tolerans 0.04 mm. Egzijans kowaksyalite twou enteryè sa a relatif nan sèk ekstèn lan se φ0.04 mm, egzijans silendrik la se φ0.02 mm, ak pwofondè twou a se 287.5 mm.
(3) Pwolonje twou Incline: Jan yo montre nan Figi 5, twou incliné ki sitiye nan pozisyon zòrèy pati a gen yon dyamèt mm ak yon ang 45 degre ak aks pati a. Lè D' twou sa a, axe machin zouti bezwen pou fè ajusté pou yon ang 45 degre ak pati a. Pou evite entèferans ant zouti a ak aparèy la, se yon estrikti long overhang obligatwa pou zouti D ', ki se yon gwo defi nan D' pati sa a.
Figi 5: Pwolonje twou Incline ak twou kote yo pote
(4) Twou kote yo pote: Jan yo montre nan Figi 5, twou a pote nan zòrèy la gen yon dyamèt mm. Twou sa a kapab sèlman usinage soti nan fas gòch pati nan. Depandan zouti a gwo, epi egzijans tolerans dyamèt la sevè, sa ki fè li difisil pou garanti presizyon dimansyon. 2.3 Pwosesis espesyal
Anplis kondisyon pwosesis ki anwo yo, pati sa a mande plizyè etap pwosesis espesyal, jan sa a:
1) Piki peening. Zòn peening piki a se dyamèt ekstèn pati a, men yo dwe evite pòsyon an dyamèt ekstèn ki gen yon dyamèt φmm. Piki peening nan twou enteryè a entèdi entèdi.
2) Kwòm plating. Zòn nan chromium plating se twou anndan an ak yon dyamèt φmm. Epesè kouch chromium la dwe kontwole ant 20 ak 25 μm.
3) Kadmyòm plating. Zòn nan kadmyòm plating se tout sifas eksepte zòn nan chromium plating.
4) Penti. Zòn nan penti a se dyamèt ekstèn nan pati a, men pòsyon an dyamèt ekstèn ak yon dyamèt φmm dwe evite.
PATI 3
Avyon Precision silenn D 'konsepsyon pwosesis
Dapre analiz de pwopriyete materyèl yo, dimansyon presizyon, ak pwosesis espesyal nan pati silenn sa a, yo montre plan pwosesis la nan Tablo 3.
Tablo 3 Plan Pwosesis
PATI 4
Avyon presizyon silenn D' Verifikasyon pwosesis
4.1 Fini Dyamèt Eksteryè Zòrèy la
Materyèl 35CD4 gen adezyon fò, ki fè rupture chip difisil pandan D '. Lè w ap itilize paramèt D 'pi ba yo, mak koupe gwo twou san fon parèt sou fas a fen nan pati a, sa ki lakòz yon aparans chire nan materyèl la sifas. Pou rezoud pwoblèm sa a, paramèt D' vire ekstèn yo bezwen ajiste. Paramèt optimize espesifik yo montre nan Tablo 4. Atravè optimize paramèt, mak yo koupe sou fas a fen nan pati a yo elimine, figi a fen machin lis, ak bon jan kalite a machin rete konsistan soti nan sant la nan kwen an. Eta figi final optimize yo montre nan Figi 6.
Tablo 4 End Face Turning Parameter Optimization
Figi 6 Eta Pati Apre Fini Face Fini Vire
4.2 Precision Ekstèn Dyamèt Vire
14yèm CNC vire operasyon an se yon pwosesis kle nan D' pati sa a. Operasyon sa a sèvi ak yon mandrin oto-santre ak yon rès sant pou sipòte dyamèt ekstèn lan. Kondisyon D' espesifik yo montre nan figi 7. Precision ekstèn dyamèt tolerans pati a se 0.024 milimèt, ak D' bezwen pou fè nan twa estaj. Paramèt machin espesifik yo montre nan tablo 5. Akòz gwo viskozite nan materyèl la, yo mande yon insert ekstèn vire byen file. Reyon pwent insert pi pito a se R0.2mm. Si reyon pwent insert an twò gwo, kondisyon irrégularité sifas pati a pa ka garanti.
Figi 7 Kondisyon pou pwosesis CNC vire Tablo 5 Optimizasyon paramèt vire ekstèn Apre fini, dyamèt ekstèn pati a se 88.85 ~ 88.89mm, ki depase kondisyon yo nan desen an. Anvan w jwenn kòz rasin lan, sèl fason pou ajiste gwosè a se kite yon maj sou dyamèt ekstèn lan ak Lè sa a, manyèlman poli li. Apre analiz, wonn dyamèt ekstèn ki sipòte pa rès sant la pandan blocage pral gen yon enpak siyifikatif sou wotasyon wotasyon pati a [3]. Anba egzijans tolerans segondè presizyon, enpak sa a se patikilyèman enpòtan. Yo te mezire dyamèt ekstèn nan sere -de-tolerans pati a, ak chanjman wonn li yo te 0.020 ~ 0.035mm, ki se fondamantalman ki konsistan avèk soti -de-tolerans fluctuation nan dyamèt ekstèn nan pati a. Pou rezoud pwoblèm sa a, li nesesè pou optimize ak korije kondisyon teknik yo nan pwosesis referans la. Nan pwosesis la vire ekstèn nan pwosesis la 11yèm, li klèman mande pou wonn nan dyamèt ekstèn lan dwe kontwole nan 0.01mm. Kondisyon espesifik amelyorasyon yo montre nan Figi 8. Apre yo fin ajoute kondisyon kontwòl wonn nan pwosesis 11yèm lan, estabilite dimansyon nan dyamèt ekstèn vire nan pwosesis 14yèm la te siyifikativman amelyore. Ranje a fluctuation nan dyamèt ekstèn lan te redwi a 88.865-88.875 mm, ak deformation la ka kontwole nan 0.01 mm. Pa gen okenn ajisteman lokal pa operatè a te oblije asire ke tolerans nan dyamèt deyò satisfè kondisyon yo. Tès estabilite verifye ke yon sèl pwent zouti koupe te kapab stable machin kat pati; sepandan, presizyon dimansyon pa t 'kapab garanti apre mete zouti.
Figi 8: Egzijans Amelyorasyon pou Pwosesis debaz la
4.3 Amelyorasyon mèg nan sifas anba twou enteryè a
Pandan pwosesis la CNC vire nan 14th pwosesis la, yon domaj D' te parèt nan pati anba a, manifeste kòm yon bòs rès ki gen yon dyamèt 1 mm ak yon wotè 0.3 mm, jan yo montre nan Figi 9. Plan D' inisyal la se te pou sèvi ak yon plat-fin mill pou retire bounda bough @ branch depase, lè sa a sèvi ak yon gwo- aliman sifas hole a bounda bough @ branch. Lè w retire alokasyon anba a lè l sèvi avèk yon kouto fraisage, yo dwe kontwole runout zouti a nan 0.01mm. Sepandan, akòz ti bizo nan pati anba a nan moulen fen plat-, pati anba a pa ka machin nan yon eta plat. Moulen fen plat-yo montre nan Figi 10.
Figi 9: Defo anba
Figi 10: Plat-fen Mill
Pou rezoud pwoblèm sa a, yo te optimize konplo D 'nan ranplase anba a ak yon kouto ti -dyamèt raz, jan yo montre nan Figi 11. Tès D' te pwouve ke lè l sèvi avèk yon kouto raz pou fè anba a konplètman elimine defo nan bòs nan travay.
Figi 11: Te ajoute kouto raz
4.4 Entèn Twou Vire Optimizasyon
Pandan 14yèm CNC vire operasyon an, twou entèn raz la kite yon alokasyon 0.05mm sou yon bò pou ranje ki vin apre. Sepandan, apre yo fin raz, divès kalite domaj parèt nan twou entèn la. Kalite defo ak pwopòsyon yo montre nan Tablo 6. Defo sa yo poze yon risk enpòtan nan pwosesis la perfectionnement ki vin apre.
Tablo 6. Kalite Defo ak Pousantaj
Analiz te revele twa kòz prensipal domaj yo mansyone pi wo a: Premyèman, dyamèt zouti entèn raz la te twò piti, sa ki lakòz ensifizan frigidité zouti ak dimansyon twou enstab apre raz. Dezyèmman, materyèl la te gen gwo viskozite, ki mennen nan koupe enstab ak pòv chip kraze lè w ap itilize paramèt tradisyonèl fini, ak bato toubiyon alantou ak grate miray ranpa a nan twou. Twazyèmman, vitès la koupe te twò ba, li pap satisfè presizyon dimansyon pati a ak kondisyon brutality sifas yo.
Pou adrese pwoblèm sa yo, mezi optimize sa yo te aplike: Premyèman, ranplase zouti entèn raz la ak yon dyamèt ki pi gwo pou amelyore frigidité zouti; se zouti optimize raz la montre nan Figi 12. Dezyèmman, ogmante vitès la koupe ogmante pwofondè nan koupe nan fini. Twazyèmman, optimize sistèm refwadisman entèn la pou pèmèt likid la koupe dirèkteman aji sou pwent zouti raz la. Yon konparezon nan optimize zouti yo montre nan Tablo 7.
Figi 12 Zouti Optimize Boring
Tablo 7 Zouti Optimizasyon Konparezon
4.5 Optimizasyon nan twou pwolonje Incline
Nan operasyon an 13yèm, orizontal fraisage nan twou a pwolonje slanted, plan inisyal la te: lè l sèvi avèk yon kouto fraisage pwolonje φ6mm pou elaji twou a φ7.3mm, dyamèt twou aktyèl la apre D 'te 7.1 ~ 7.2mm, ak yon fluctuation dimansyon nan 0.1mm; apre ajiste pwogram nan moulen nan φ7.5mm, dyamèt twou a te 7.35 ~ 7.42mm, ak fluctuation la te redwi a 0.07mm; finalman, yo te itilize yon aléseur tij dwat pou fini, dyamèt twou a te 7.62 ~ 7.69mm, ak dimansyon yo te trè enstab.
Nan premye optimize a, rale a te ranplase ak yon zouti raz, ak dyamèt twou a apre D 'te 7.60 ~ 7.72mm, depase kondisyon yo tolerans ak sa ki lakòz pati a yo dwe debarase. Dènye plan optimisé se te: w ap itilize yon 7mm dyamèt varyab -fraisage kouto dyamèt pou fraisage twou slanted, pousantaj pas la nan pati yo usinage te rive nan 100%. Zouti pou machining twou inklinasyon pwolonje yo montre nan Figi 13.
a) Moulen fen manch dwat b) Aléseur manch dwat c) Kouto raz d) Moulen fen dyamèt varyab Figi 13 Zouti machin twou oblik pwolonje
4.6 Amelyorasyon nan machin twou kote yo pote
Nan 13yèm pwosesis D 'nan twou a pote, kondisyon an dyamèt twou se mm. Plan inisyal la te: sèvi ak yon moulen fen φ20mm moulen nan φ34.4mm, ak Lè sa a, sèvi ak yon kouto raz pou fè nan gwosè a fini. Sepandan, apre D ', mak Vibration parèt sou miray ranpa a nan twou, ki pa ta ka rezoud apre ajisteman paramèt miltip. Zouti machin yo montre nan Figi 14.
a) raz kouto b) fen moulen Figi 14 Portant twou D' zouti
4.7 Enpak piki peening sou pati yo
Plan inisyal presizyon twou D 'te: CNC vire presizyon raz nan twou anndan an ak yon alokasyon 0.05mm sou yon bò, onin asire yon tolerans dyamèt twou nan 0.02mm ak yon silendrisite nan 0.02mm, epi finalman tire peening nan dyamèt la deyò nan pati a. Sepandan, piki peening te lakòz deformation nan twou anndan an nan pati a, ak dyamèt la ogmante pa 0.015-0.025 mm nan pozisyon nan sant axial. Gen kèk pati ki depase limit tolerans anwo a epi yo te abandone.
Pou rezoud pwoblèm sa a, yo te ajiste sekans pwosesis la apre konsiltasyon ak kliyan an, mete oning apre piki peening. Deformation nan twou anndan an apre piki peening te apeprè 0.025 mm, ki te konplètman kouvri pa 0.05 mm sèl alokasyon an -sided rezève pou onin. Apre ajisteman an, tolerans dyamèt twou anndan an apre afine ka kontwole nan 0.010 mm, ak silendrite a nan 0.015 mm, satisfè kondisyon yo desen. Enpak piki peening sou twou anndan an montre nan Tablo 8.
Tablo 8 Enpak piki peening sou kontwòl twou entèn (Inite: mm)
PATI 5
Konklizyon
Atravè plizyè jij nan optimize mèg ak amelyorasyon pandan etap verifikasyon pwosesis la, pati silendrik ak presizyon aerospace sa a finalman reyalize pwodiksyon an mas ki estab. Eksperyans pwosesis tradisyonèl yo pa aplikab ankò nan difikilte pwosesis materyèl 35CD4. Plizyè mezi, tankou optimize pwosesis, optimize seleksyon zouti, ak optimize paramèt pwosesis, yo bezwen simonte defi pwosesis yo [4]. 35CD4 segondè-asye fòs gen pèfòmans ekselan, men li pote tou defi pwosesis ki pi wo. Nan pwodiksyon aktyèl, li nesesè yo chwazi modèl zouti espesyalman ak fòmile paramèt pwosesis rezonab. Ak devlopman nan teknoloji pwosesis émergentes, difikilte pou pwosesis sa yo difisil -pou-machin materyèl yo pral piti piti diminye, ak eksperyans pwosesis ki enpòtan yo dwe kontinyèlman rezime ak akimile. Anplis de sa, pwosesis peening piki a gen yon enpak irevokabl sou dimansyon presizyon pati yo, ki endike ke konsepsyon pwosesis la se yon pwojè sistematik. Aranjman pwosesis la bezwen swiv règ lojik ak konplètman konsidere enfliyans mityèl ant chak pwosesis yo nan lòd yo fòmile yon plan pwosesis syantifik ak rezonab [5], epi reyalize pwodiksyon efikas pandan y ap asire bon jan kalite pwodwi.
