CN103447754B - 一种精密间隙调整垫片的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种精密间隙调整垫片的加工工艺，⑴选取原材料整体叠合，记录叠合的厚度并选用刀具；⑵螺丝整体固定叠合零件，根据叠合零件材质的屈服强度计算固定扭力值Y的大小；⑶工装夹具内外径固定叠合零件；⑷CNC加工叠合零件的内外径；⑸清洁表面；⑹包装储存。本发明的优点是无模具自动化生产，避免传统开模技术难题和成本投入；加工过程不产生毛刺、翻边、等质量问题，高精密高效率；成本控制低。
Description
技术领域
本发明涉及一种精密机械加工工艺，特别涉及一种精密间隙调整垫片的加工工艺。
背景技术
目前市场对质量要求较低的垫片一般采用普通模具冲压技术；而对质量要求较高的精密间隙调整垫片一般采用精密模具冲压方法、线切割、水切割、激光切割等技术，不过零件变形、毛刺、表面变色的风险非常高。对于质量要求非常高的高精密垫片、间隙调整垫片，特别是面对无毛刺等苛刻要求时，上述的相关方法则全部失效，从而不得不采用非常昂贵的高精密复合模具冲压工艺。为了保证超薄垫片的断口无毛刺，就必须要求模具间隙很小甚至模具零间隙采用过盈配合在高速高频的状态下冲裁，此方法对模具钢材要求非常高，而目前国内材料存在一定的局限性，只能用一些特性相近的钢材替代但相对磨损比较快。另外，模具冲裁对所加工的零件存在一定的局限性，且人性化极差，如单次加工量不能低于要求值、不能轻易转型、不能进行多种类加工等，否则将会大大增加产品开发成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种无模具自动化生产，且质量高，成本低的精密间隙调整垫片的加工工艺。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种精密间隙调整垫片的加工工艺，包括以下的步骤：
⑴选取原材料整体叠合，记录叠合的厚度并选用刀具；
T＝To*Q<Lo；
其中：T为最佳叠合厚度，To为加工材料要求的厚度，Q为最佳叠合零件数量，Lo为最佳加工刀刃长度；
Lo＝1/3*L，L为加工刀长；
⑵螺丝整体固定叠合零件，根据叠合零件材质的屈服强度计算固定扭力值Y的大小；
P＝F/S，F＝P*S<对应型号的预紧力N极限值；
其中：F为最大扭力值，
P＝Re，为屈服点最大强度，
S为固定吸盘的应力截面积；
⑶工装夹具内外径固定叠合零件；
⑷CNC加工叠合零件的内外径；
⑸清洁表面；
⑹包装储存。
本发明的优越功效在于：
1)从根本上解决传统加工方法所面临的所有难题，无模具自动化生产成功避免传统开模技术难题和成本投入；加工过程不产生毛刺、翻边、等质量问题，高精密高效率；成本控制低，生产环境无噪声污染、操作低危险、工作低强度；
2)不仅适合少品种大批量的加工，也非常适合多品种小批量的生产，更加全面满足市场需要；
3)本发明是对传统冲压工艺的拓展、延伸和突破，采用化零为整的基础数学理论理念，结合近代新兴精密机加工方法而生产的一种新型加工工艺；
4)经过为期两年的研制和样件试验最终确认完全具备可操作性、可市场化。
附图说明
图1为被加工的零件用外三爪固定的示意图；
图2为被加工的零件用内三爪固定的示意图；
图中标号说明
1—上工装；2—外三爪下固定吸盘；
3—紧固螺丝；4—紧固垫块；
5—紧固螺柱；6—叠合零件；
7—上夹具；8—下夹具；
9—内径固定棒夹具；10—紧固螺帽；
11—内三爪固定吸盘。
具体实施方式
以下对本发明作进一步的描述。
本发明提供了一种精密间隙调整垫片的加工工艺，包括以下的步骤：
⑴选取原材料整体叠合，记录叠合的厚度并选用刀具；
T＝To*Q<Lo；
其中：T为最佳叠合厚度，To为加工材料要求的厚度，Q为最佳叠合零件数量，Lo为最佳加工刀刃长度；
Lo＝1/3*L，L为加工刀长；
如，目前需要加工零件厚度To＝0.03mm厚度的精密垫片，准备选用标准刀长L＝100MM，刀刃有效长度Lo＝33mm。
根据公式T＝To*Q可以计算出Q＝T/To(理论值T＝Lo)；但一般情况下要求T<Lo故此推荐取整数T＝30mm(根据实际需要)。
最佳叠合数量：Q＝30mm/0.03mm＝1000(件)。
同理，
也可以根据实际需要采取预先设定所要单次零件数量(总厚度)进而单独定制所需刀具的长度。
⑵螺丝整体固定叠合零件，根据叠合零件材质的屈服强度计算固定扭力值Y的大小；根据GB/T16823.1-1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》，可以查找出内六角螺栓的不同型号和不同级别的破坏扭力值(表1为计算出的M2-M12，等级为4.8-10.9级别的不同螺栓扭力值)。
表1：
采用螺丝整体固定叠合零件时，务必结合所选叠合零件材质的屈服强度计算固定扭力值Y的大小。避免由于扭力过大导致零件塑性硬化引起质量问题或加工过程螺栓断裂。
P＝F/S，F＝P*S<对应型号的预紧力N极限值；
其中：F为最大扭力值，
P＝Re，为屈服点最大强度，
S为固定吸盘的应力截面积；
P＝Re，Re＝屈服强度σ0.2(MPa)：与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值时的应力，通常屈服变形为0.2％的原始标距。屈服强度不需要单独计算，可以根据不同材料型号进而查出对应的对应数据。
目前需要加工紫铜材质的薄垫片的厚度为0.05mm，经过查找紫铜的屈服强度Re＝70-80Mpa之间。
计算螺栓预紧力时选择70Mpa，固定叠合整体选择10.9级M8内六角紧固螺栓，根据GB/T16823.1-1997可以查出该螺栓所能承受的最大破坏预紧力为F1＝22562N最大破坏扭矩为34.3Nm。
如图1所示，固定夹具中下工装的接触面积S＝100mm2(边长10mm的正方形)。准备加工叠合厚度T＝20mm(即，数量Q＝200)
计算该材质的所能承受的最大预紧力F：
F＝Re*S；F＝70Mpa*100mm2＝7000N。
计算该材料最大可以承受的扭力值X：
X/34.3＝F/F1；即X＝34.3*F/F1＝34.3*7000/22562＝10.6Nm。
意味着虽然10.9级M8螺栓能够承受34.3Nm的扭力值(条件一)，但由于加工材料本身限制在固定挤压过程最大只能承受X＝10.6Nm的扭力(条件二)，否则加工出来的零件将会变形、塑性硬化。
⑶工装夹具内外径固定叠合零件，CNC加工内外径；
工装夹具以内外三爪固定点的理念对叠合组合进行固定，该三爪加紧模式经过试验确认为最合理最稳固的结构，加工过程会对设备的震动幅度抵消最大，精度控制比较稳定。
如图1所示，将叠合零件放置于外三爪下固定吸盘的三个紧固螺柱之间，上压上工装，三个紧固垫块套入螺柱，压住叠合零件的上表面，用紧固螺帽固定。根据箭头方向，CNC加工叠合零件的内径。
如图2所示，将叠合零件放置于下夹具上，叠合零件的上表面压有上夹具，内径固定棒夹具穿过内三爪固定吸盘的孔径，用M12紧固螺帽将内三爪固定吸盘的三个爪子固定于叠合零件的内径处。根据箭头方向，CNC加工叠合零件的外径。
需要加工厚度0.2mm材料CuH68，内径要求35+/-0.1mm，外径100+/-0.2mm的铜垫片。
1)计划单次加工200件，即叠合厚度40mm。
2)底盘厚度由于需要承受较大的预紧力和紧固力，一般选择SUS304厚度10mm不锈钢板，紧固螺柱牵涉到后续的定位精准一般加工公差在0.01内，同时考虑加工完内径后的二次固定需要在底盘中心位置攻M12螺纹，以便于内径固定棒夹具下端旋入，进而固定内径尺寸。加工前将底盘工装用M8固定加工平台。
3)内径固定棒夹具的高度需要与计划叠合厚度一致，略高于叠合高度40mm而选择42mm。外径设定35+0.03mm，表面粗糙度1.6，以便更准确的限制内径，保证零件内部尺寸精度。
4)外径上、下工装材料选择与底盘一样的SUS304，由于受力相比底盘略小可以选择厚度8mm。紧固螺柱精度与底盘一致控制0.01mm内，3个M8螺纹孔的均匀分布为120度。加工内径时紧固螺柱贯穿上、下工装和底盘，M8螺栓锁紧固定上、下工装，加工内径。完成后旋进内径固定棒夹具固定内径。
CNC数控加工中心的加工方法代替常规冲压和精冲工艺进行无模具化生产。根据零件的精度要求进行程序设定而进行加工。CMM(三坐标)及千分尺测量确保尺寸和无毛刺的稳定质量合格，记录过程测量数据保留追溯性。
⑷清洁表面；
清洁方法采取高压空气整体清洁，不可采取任何腐蚀性酸碱，挥发性醛类试剂进行表面清洁。
高压气体设定为150-200Mpa；
清洁时间设定为30s-40s。
⑸包装储存。
保持干燥通风，避免暴露潮湿、酸碱性环境以致表面氧化或腐蚀出现质量缺陷。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种精密间隙调整垫片的加工工艺，包括以下的步骤：
⑴选取原材料整体叠合，记录叠合的厚度并选用刀具；
T＝To*Q<Lo；
其中：T为最佳叠合厚度，To为加工材料要求的厚度，Q为最佳叠合零件数量，Lo为最佳加工刀刃长度；
Lo＝1/3*L，L为加工刀长；
⑵螺丝整体固定叠合零件，根据叠合零件材质的屈服强度计算固定扭力值X的大小；
P＝F/S，F＝P*S<对应型号的预紧力N极限值；
其中：F为最大扭力值，
P＝Re，为屈服点最大强度，
S为固定吸盘的应力截面积；
X/N1＝F/F1
其中，N1为最大破坏扭矩；
F1为最大破坏预紧力；
⑶工装夹具固定叠合零件的四周，加工叠合零件的内径；
⑷工装夹具固定叠合零件的内径，加工叠合零件的外径；
⑸清洁表面；
⑹包装储存。
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