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《中国科技纵横》17年投稿要求《中国科技纵横》论文模板

作者:刘亚 发布时间:2016-10-20 15:30 来源:未知


投稿要求:
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例文:
如何提高制动螺杆的加工精度和生产效率
作者姓名
(大连***大学,所在省市,邮编)  
摘  要:制动螺杆是内燃机车手动制动装置中的一个重要零部件,用于调整制动螺母的移动距离而对机车进行制动。本文从实际出发,探讨现有制动螺杆的加工质量及生产率比较低等问题,分析研究可能产生质量问题的原因,找到相应的解决问题的措施和方法,从而提高了制动螺杆的加工精度和生产效率。
关键词:制动螺杆  加工精度  生产效率
1发展背景
制动螺杆是内燃机车手动制动装置中的一个重要零部件,它与齿轮箱上的制动螺母配合,用于调整制动螺母的移动距离而对机车进行制动。该工件的尺寸精度和形位公差要求高,可达IT6级精度,且形状比较细长,属于细长轴类的复杂工件。其中工件中间部位是T50X24/2-3两头梯形螺纹,使工件在车削加工时更加困难和复杂。该工件是细长轴,车削过程中极易产生弯曲变形,其加工精度很难保证,而且生产效率比较低下。
    将这种较长形状的工件装夹于普通车床进行车削加工,现常用的装夹方法如图1所示,这种一夹一顶的装夹方式,其夹紧力在轴的两端,在加工过程中,切削部分始终在悬空。
状态上,一方面加工时很容易产生弯曲变形,另一方面同轴度为0.05mm,圆度为0.02mm的要求很难保证。还有吃刀深度和进给量都不能过大,吃刀深度过大,会造成工件弯曲,而且会出现两端细,中间粗的“鼓形”。还会出现振刀现象,造成工件表面出现“鱼鳞状振刀纹”,使加工表面的粗糙度很差。在加工中间部分的两头梯形螺纹时,分头方式采用的轴向的小拖板刻度分头法,分头精度为0.04mm,很难保证。切削加工时使用T5材质的90°正偏刀正向进给方式。采用以上的加工工艺和装夹方式及加工方法,生产出的制动螺杆的加工精度和所用工时如表1所示。
表1  现制动螺杆的加工精度和所用工时

同轴度 圆度 分头误差 工时
0.16mm 0.06mm 0.10mm 6小时
出现表中所示的加工误差都会造成工件报废。总结发生产品质量问题的原因可能如下几个方面:
(1)工艺路线设计存在问题,造成尺寸精度和表面粗糙度很难控制。
(2)制动螺杆属于细长轴,本身工件刚性较差,加工时很容易出现弯曲变形,而形成“鼓形”、“棱形”、“锥形”等缺陷。
(3)采用“一夹一顶”的装夹方式很难保证制动螺杆的同轴度和圆度等加工精度。
(4)选用“正向进给”的切削形式不合理。“正向进给”方式是由车床尾座向车床主轴方向进给,切削时产生的轴向切削分力会使工件形成受压状态,容易产生弯曲变形。
(5)选择的车刀材质及车刀的几何参数不合理,而容易产生振动,切削力大,产生的切削热增大,会使“制动螺杆”的表面粗糙度超差及热变形伸长,而产生弯曲变形。
(6)采用“小拖板刻度分头方法”虽然简单,但分头精度不高,很难保证制动螺杆的分头精度。
(7)制动螺杆的工艺安排的不合理。制动螺杆的粗车,半精车,精车都在普通车床加工,单机生产效率不高,特别是精车直径Ф36,长415mm和长235mm外圆时,刀具磨损严重,尺寸精度难以控制。
2提高制动螺杆的加工精度和生产效率所采取的措施和方法
2.1制动螺杆的工艺路线的改进
制动螺杆的原工艺路线是:下料—粗车—调质—半精车—精车—钻孔—铣键槽。其中的粗车、半精车和精车工序都是在CA6140车床加工完成,钻孔是在钻床钻两个Ф10.5的孔。特别是精车两处Ф36-0.024外圆和一处Ф50-0.03外圆尺寸时,一是由于尺寸精度要求高,再加上加工的轴比较长,加工材料的调质硬度又较高,会使车削加工过程中的精车刀磨损很严重,造成“制动螺杆”的尺寸精度和表面粗糙度很难控制。二是在车床上精加工时,一般选择的切削速度为10-15m/min,进给量为0.5-1mm/r,加工时间比较长,生产效率不高。综合以上两点,现将工艺路线改进为:下料—粗车—调质—校直—修研中心孔—半精车—精车梯形螺纹—粗磨—钻孔—铣键槽—精磨。
在改进的工艺路线中增加了校直工序主要作用是调整制动螺杆调质后的弯曲变形。具体的做法是:将工件采用一夹一顶法装夹在车床主轴与尾座固定顶尖之间,并找一根30-40mm长的木棒斜搭在刀架和小滑板上,接着摇动中滑板手柄,使木棒顶在工件靠近弯曲部位的中心部分,并用柔劲向前顶,同时使轴件中速转几秒,再缓慢均匀退出,然后松动顶尖。在校直过程中,顶尖不能顶得太紧。如果一次不行,可校直第二次。注意不要转速过高,木棒的顶紧力要合适。
增加修研中心孔工序是为了以后的工序有更好的更精准的定位和支撑作用,并能保证工件的同轴精度、圆度精度。
增加粗磨、精磨工序,一是解决制动螺杆的两处外圆Ф36-0.024和螺杆外圆Ф50-0.03的尺寸精度和表面粗糙度难以控制问题。二是考虑单机生产的局限性,精车在车床完成时,生产效率不高。而磨车更容易控制尺寸精度和生产效率高。
2.2 制动螺杆的装夹形式的改进
原来的制动螺杆的粗车、半精车、精车的装夹形式都是采用一夹一顶装夹方式。定位精度不高,很难保证制动螺杆的同轴度和圆度的精度。在车削加工时容易出现弯曲变形,形成“鼓形”、“棱形”、“锥形”等缺陷。综合以上出现的问题,改进制动螺杆的装夹形式是:
粗加工时采用一夹一顶中间增加辅助支撑的中心架。这种装夹形式可尽可能的减小粗加工时的制动螺杆的弯曲变形,消除“鼓形”等缺陷。
半精车时,装夹的前端采用的是新三爪卡盘或将卡盘的三个爪进行车磨,确保卡盘的旋转中心线与主轴轴心线同轴度误差控制在0.1mm以内,夹紧制动螺杆的轴长控制在15-25mm。中部支撑使用的是三只卡爪的跟刀架,跟刀架主要可以为跟随着车刀抵消径向切削力,车削时可以提高制动螺杆的形状精度和表面粗糙度。使用跟刀架时,支柱爪跟工件的压力不宜过大,如果压力过大,会把工件车成“竹节形”,跟刀架上的支柱爪与工件表面的接触要严密,否则在高速切削条件下会产生振动,并容易使工件形成椭圆,而使工件圆度超差。制动螺杆的后端使用的是“死顶尖”。“死顶尖”刚性好,与尾座、工件接触间隙小,从而可提高制动螺杆的工艺系统刚性和形位精度。
精车前端装夹采用的是固定在主轴上的分度盘。分度盘上有12个等分精度很高的定位圆柱孔。分头时,停车,拉出装在定位圆柱孔中的定位销,并松开固定螺母,把分度盘旋转一个180度。再把 定位销插于另一个定位孔中,紧固螺母,这样就可以精确的分头,可以保证制动螺杆的分头精度。中间支撑使用是跟刀架,后端装夹使用是“死顶尖”。采用这种“两顶尖”中间加跟刀架装夹形式会提高制动螺杆的同轴度和圆度的精度,以及分头精度。      
2.3 制动螺杆的切削形式的改进
制动螺杆原来采用的是正向进给切削形式(由尾座向主轴箱方向的进给)。一般规律是,细长的物体受压容易弯曲,而受拉不易弯曲。使用正进给切削形式时,由于工件装夹在卡盘上,切削时产生的轴向分力指向主轴箱而使工件受压,容易使制动螺杆弯曲变形。而采用反向进给方式(由主轴箱向尾座方向的进给)车削时,切削产生的轴向分力,将工件拉向尾座,如果此时顶尖的预紧力较小或采用弹性回转顶尖,工件就处于受拉状态,而不易造成弯曲,减小了工件的变形,可减轻工件的径向跳动和消除振动。另外采用反方向切削形式时,可以采用较大的走刀量,从而缩短了机动时间。
2.4车削制动螺杆应注意其他事项
(1)粗车的加工余量按工件图纸各部分尺寸应留有2-3mm。半精车外圆尺寸为Ф36.4-Ф36.5,Ф50.4-Ф50.5mm。
(2)在车削加工过程中,无论是粗车、半精车,都要充分浇注切削液,以免切削温度升高而引起的热变形伸长。
(3)制动螺杆加工完毕后,最好将工件垂直吊挂起来,以防止和减少弯曲变形。
3 效果分析
采用以上的具体的措施和方法,使加工出成品的制动螺杆的加工精度和所需工时如下表所示:
表2  改进后制动螺杆的加工精度和所需工时

同轴度 圆度 分头误差 工时
0.02 0.01 0.03 4小时
比较表1与表2可以明显看出制动螺杆的加工精度得到很好的保证和提高,还节省了很多的工时,使原单件工时由6小时缩短为4小时,大大的提高了生产效率。
4 结论
(1)制动螺杆是内燃机车手动制动装置中的一个重要零部件,其加工精度对于机车的制动起着关键的作用。
(2)本文从实际出发,分析研究产生质量问题可能有工艺路线设计、装夹形式、切削形式、分头方法等因素影响,并找出相对应的改进措施,大大提高了精度和生产效率。
 
参考文献
1.《车削加工操作技巧与禁忌》.化学工业出版社.2009.崔运强著
2.《高级车工必读》.机械工业出版社.2008.何建民专业著
3.《车工操作技术与窍门》 .机械工业出版社.2005.何建民著
5.《车工》 .机械工业出版社.2007.金福昌著
作者简介:作者姓名,出生年月,性别,民族,籍贯省市,就职单位(就读学校),职称,学位,研究方向:复杂曲面加工。

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