金属密封圈加工工艺论文

1金属密封圈的加工技术分析

根据图纸要求，密封圈的材料采用45号钢，该材料属于中碳调质结构钢，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，具有较高的强度和较好的切削加工性能，调质处理后零件具有良好的综合机械性能，应用极为广泛。在原加工工艺中，根据板材的厚度规格，毛坯选用14mm厚的板材，采用等离子切割，加工成外径为Φ420mm，内径为Φ320mm的圆环。根据金属密封圈的结构，加工分为车削和铣削两部分完成。首先利用数控车床完成密封圈的主体结构，包括正、背端面和内、外圆的加工;其次，利用立式加工中心的铣削功能，完成沉孔和通孔的加工。从原工序可以看出，夹具均采用了三爪卡盘，首先利用数控车床进行正面加工时，正爪撑持毛坯的内孔，实现了正面和外圆的加工;其次，在反面加工时，反爪抱持已加工完成的外圆，实现工件反面和内孔的加工;最后，三爪卡盘安装于加工中心工作台，正爪撑持工件内孔，完成后续通孔和沉孔的加工。

2影响因素分析

根据图1中金属密封圈的结构，通过对原加工工序及检测数据分析，可以排除加工设备和刀具的影响，而推断出夹具和密封圈的结构是产生问题的主因，导致加工精度达不到要求，具体影响因素如下:

(1)金属密封圈结构影响

因为密封圈直径为410mm，厚度仅为10mm，径向远大于轴向尺寸，该工件在车削过程中易受内应力的影响，发生翘曲变形，造成圆跳动误差。

(2)夹具自身误差的影响

通常使用的三爪自动定心卡盘使用久了，随着卡盘的磨损，三爪会出现喇叭口状，三爪也会慢慢偏离车床主轴中心，造成三爪定心误差增大，加工工件的形位公差随之增大，导致工件达不到精度要求。

(3)夹持方式影响

在采用三爪卡盘夹持方式车削密封圈的正面时，工件的背面则紧贴三爪的台阶，但三爪的台阶宽度仅为20～30mm左右，反面其他部位则为悬空状态，这样会使得车床主轴在旋转一周时，端面刀车削正面过程中三次接触牢靠，悬空部位则存在让刀现象，导致工件振动，伴随着很强的噪音，影响了表面质量。另外，三爪的夹持力集中在与三爪接触的工件局部位置，导致工件变形，微观上内、外径均不是一个圆，且直接造成了工件沿径向、间接轴向变形。

(4)钻孔力的影响

在加工中心上钻孔时，因工件反面是三爪台阶支撑，大部分孔位处于悬空状态，钻头垂直向下钻削工件，受钻头向下力的影响，致使工件变形。

3新加工工艺设计

根据以上所述，受密封圈自身结构的影响，夹具是造成工件加工精度达不到图纸精度要求的关键因素。为了解决圆跳动超差问题，提高加工效率，设计了新的夹具且制定了新的加工工艺。加工设备不变，工序1～14为车床加工环节，工序15～17为加工中心加工环节，与原加工工艺相比，主要是使用夹具的变化:

(1)工序1、12和15均采用了如图2的夹具，该夹具由三个台阶的圆盘，直径分别为Φ408mm、Φ330mm、Φ60mm，三等分铣削后分别安装于三爪卡盘上。在车床加工环节，工件安装后的情形，在加工中心加工环节，夹具安装如图4所示。夹具的Φ330mm圆撑住工件，Φ408mm圆端面紧贴工件的反面，实现外圆和端面的车削，以及钻孔铣削功能。采用夹具的目的，加大了工件夹持轴向(端面)和径向(内、外圆)的接触面，解决了影响因素对工件的影响。

(2)该夹具由外径为Φ440mm、型腔直径Φ410mm的圆盘，三等分铣削后分别安装于三爪卡盘上。安装后用于抱持已加工的工件外圆，加工工件的内圆，此夹具的目的同上。

(3)增加了工序9和12，工序9是在抱持夹具内夹圆棒时对型腔Φ410mm的圆进行车削，工序12是在撑持夹具Φ60mm台阶套住圆环时，对Φ330mm外圆进行车削，目的是为了消除三爪卡盘内的拨盘内圆与中心轴的间隙，解决了夹具自身误差。

4结语

针对大型金属密封圈的加工误差分析，提出了影响精度的关键因素是密封圈自身结构所限，采用了不合理的夹具所致。通过设计新夹具且制定新的加工工艺，虽然加工工序有所增加，但加工出的密封圈精度得以明显提高，达到了图纸要求。完成了既定的生产目标，取得较大的经济效益。

作者:郭秀华陈祥林周曲珠单位:苏州经贸职业技术学院机电与信息技术学院苏州市职业大学机电工程学院