机械零件毛刺控制方法.doc

机械零件毛刺控制及去除工艺现状西安工业学院机电工程学院710032姚敏茹万宏强李福援摘要阐述近几年来机械制造领域中毛刺控制技术的研究成果及研究进展列出了毛刺去除工艺的应用状况、新的去毛刺方法及其研究并指出了去毛刺技术的发展方向。关键词毛刺控制去毛刺工艺研究现状PresentStatusofBurrControlandDebarringProcessonMechanicalElementsAbstractTheresearchfindingsandprogressofburrcontroltechnologyinmechanicalmanufacturingfieldinrecentyearsareelaboratedinthepaper.Theauthorpresentstheapplicationstatusofdebarringprocessaswellasresearchesofnewdebarringprocessandpointsoutdevelopingtendencyofdebarringprocess.Keywordsburrcontroldebarringprocessstateofart中图分类号:TG580.692.14文献标识码:B机械零件在加工制造过程中产生的毛刺对零件的加工精度、装配精度、使用要求、再加工定位、操作安全和外观质量等许多方面都会产生不良影响。因此对去毛刺工艺的要求越来越高使去毛刺技术得到了普遍重视去毛刺工艺也得到了迅速的发展已从简单的手工作业向机械化、自动化、智能化方向发展。机械加工中毛刺的产生往往不可避免在研究去除毛刺时首先应从设计着手研究设计少产生或不产生毛刺的零件结构其次才是针对不同类型的毛刺探索先进的去毛刺工艺技术。毛刺有正毛刺和负毛刺之分切削塑性材料及铸造、注塑、冲压等机械加工产生的毛刺以凸出成型面为特征形成正毛刺毛刺的高度和大小与加工的工艺参数有关。切削硬脆材料时零件棱部往往产生崩口等缺陷形成所谓的负毛刺负毛刺可能形成微小的裂纹缺陷甚至可能导致产品的报废1。下面就毛刺控制和去除工艺技术作一简介。1毛刺控制技术机械加工中的毛刺控制是在加工中通过一系列的技术手段或特殊工艺使毛刺尺寸小、数目少或不产生毛刺科研人员对毛刺控制进行了大量研究取得了一定的研究成果。11金属切削毛刺控制金属切削产生毛刺可分为2侧方向沿主切削刃、副切削刃毛刺和进给方向切入、切出毛刺。在各种不同形式的毛刺中切出进给方向毛刺的尺寸最大其影响也最大2。金属切削毛刺是在切削加工过程中形成的有关试验表明切削毛刺的形态和尺寸主要取决于工件材料的组织状态和力学性能刀具的几何参数切削用量切削加工的方式以及被加工工件终端部的支承刚度等。王贵成3建立了2侧方向毛刺形成的数学力学模型认为被切削层金属沿刀具切削刃向工件2侧的自由表面产生塑性流动是形成2侧方向毛刺主要原因。在金属切削中可以依据工件材料特性、刀具参数、切削条件和刀具切屑接触状态等对2侧方向毛刺的形成与变化做出预报。赵殿君4研究了在铣削加工过程中毛刺的产生对前毛刺的形成机理做了试验研究总结出在铣削加工中控制和减少前毛刺的若干途径。常海平5从工程应用的角度叙述了金属切削过程中毛刺的控制方法从工件材料、工件形状、刃口尺寸参数、切削用量、加工方法等方面作了分析对实际金属切削中的毛刺控制具有一定的指导意义。王高平6总结了切削加工中控制边角毛刺的方法认为应从以下几方面着手:控制切削深度、切削速度、刀具角度、切削方向、刀具锋利程度、棱角效应等。12冲压加工毛刺控制冲压加工中的毛刺控制研究主要集中在模具设计及冲制工艺方面通过大量的生产实践和试验研究来控制毛刺。徐洪7通过一系列薄件冲裁时毛刺与间隙关系的试验认为对于厚度为03mm以下的金属板材模具刀口间隙应接近于零并应适当提高压边力可有效减少薄件冲裁的毛刺。然后从模具结构方面提出了软凹模、组合凹模、斜刀口等方法在实际使用中取得了良好的效果。杜虹8、李建华9等采用负间隙冲裁法实现了板料的无毛刺冲制具体工艺为:冲孔模具的凸模的直径需大于凹模孔的直径冲孔时凸模对材料进行不完全冲裁即对于不同料厚的材料保证在冲裁终了位置时凸模下端距凹模上表面有一定的20?新技术新工艺机械加工工艺与装备2005年第12期距离然后冲孔模具上的反顶装置对被压凸部分进行反顶并使之与板料分离此时致使板料在下表面出现类似其上表面的塌角从而有效地控制了毛刺的产生。13工艺设计控制毛刺在进行零件设计及安排加工工艺时就对预防和减少零件加工中产生毛刺给予考虑。汪俭10针对零件毛刺对产品质量的影响从工艺设计角度介绍了一些在进行零件工艺设计时预防和减少零件毛刺的方法及措施。如采用少无毛刺工艺如振动切削、电解加工等合理安排切削加工顺序和热处理工序合理选择切削用量和走刀方向采用复合刀具采用多件加工和附件加工等。2毛刺去除工艺虽然可在一定程度上通过采取多种工艺技术控制毛刺但加工毛刺的产生有时不可避免因此如何去除产生的毛刺显得更重要。编制加工工艺时如倒角、倒圆等去毛刺工艺是和其他工艺同时考虑安排的。而独立的去毛刺工步最原始的是人工用锉刀、特种刮刀、油石、砂布、钢丝刷等工具去毛刺适用于去除精度要求不高的小型零件表面的毛刺。其劳动强度大生产效率低质量不稳定。对于中小型零件则采用特制的刷子通过动力驱动或手动刷子旋转对工件进行磨削去毛刺还可以对工件进行倒棱、微精加工和抛光。相对手工操作该方法操作简单移动方便成本低效率高。毛刺去除方法的研究一直在进行下面按去除毛刺时所使用的能量和方式方法进行分类简介。21机械方式去毛刺采用机械方式去毛刺是最早使用并应用最广的。主要有振动去毛刺、喷射去毛刺、滚筒研磨去毛刺、涡流式研磨机去毛刺等这些去毛刺的方法和设备应用较为普遍。此外还有采用砂带磨削设备和其它特种机械设备来去除毛刺的方法和技术22。22热能去毛刺热能去毛刺是将氢、氧气体分别通入高压密闭容器中电爆引燃产生瞬时高温高压和冲击波使工件的毛刺熔化多余的氧气将毛刺氧化成灰从而去除毛刺。该方法效率高无污染对金属、塑料、橡胶等任何结构形状零件的毛刺尤其是零件形状复杂、难于用手工去除的毛刺效果显著。但不适用于面积体积比过大及易变形薄壁件毛刺的去除且设备投资大氧化灰难以清除适应零件少。上海航天某所11对头盖、阀套、阀芯等零件的相交孔毛刺进行了试验。中航某厂12也实现了喷注盘微小喷注孔机加工后的热能去毛刺加工。23电化学电解去毛刺电化学去毛刺是在电极和零件之间有一定间隙通过电解液导电形成电流此时电极作为阴极零件作为阳极使得阳极零件毛刺部位不断溶解去除毛刺。该方法去毛刺的质量高稳定可靠特别适用于形状复杂零件和机械方法难于去除的内表面毛刺对铂、镍、钛、高硬度合金淬火后零件的毛刺去除效果显著但不适用于非金属零件的毛刺去除。南京航空机电液压工程研究中心用该方法实现了某壳体零件的深小孔交叉处毛刺的去除电火花加工方孔、圆孔内氧化色的去除孔口毛刺的去除13。程红亮14等研究了电化学去毛刺问题给出了加工工艺参数对加工间隙的数学关系式为分析电解加工机理提供了可靠的理论依据。烟台大学对阀体类零件电化学去毛刺工艺作了深入研究而合肥工业大学则对电解液配方作了针对性研究。安军等把脉冲电化学去毛刺工艺15成功运用于喷油嘴内孔、液压阀体内孔、活塞套、轴承保持架以及纺机分梳辊用金属针布等零件的去毛刺加工应用效果良好。24磁力研磨去毛刺工作时在工件和磁极间填充磁性磨料磁性磨料在磁场力的作用下沿磁力线形成磁力刷以一定的压力压向工件表面。工件回转时磁性磨料对工件表面进行研磨将毛刺去除。高云峰16等通过试验证明利用磁力研磨法能够去除棱边毛刺并保持适宜的棱边圆角半径。得出影响毛刺去除速度和棱边圆角半径的因素有:磨料粒度、工作间隙大小、磁感应强度、工件回转速度等。25超声波去毛刺是1种利用超声能量进行去毛刺加工的技术。华北工学院17针对复杂模具型腔表面、深孔表面等目前去除毛刺方法较难实现的部位研制了1套超声波去除毛刺装置可以方便地更换超硬磨料工具系统而将毛刺去除。中国一拖集团利用超声波去毛刺机实现了PB86J喷油器的去毛刺工艺?6激光去毛刺利用聚焦的激光束产生的热能熔蚀、气化毛刺。对于精度要求很高的集成电路和大规模集成电路等电子元件用激光去毛刺效果显著。21?新技术新工艺机械加工工艺与装备2005年第12期27放电加工去毛刺利用电极间放电现象将工件的毛刺去掉。此法能去除较大的毛刺且生产效率高设备简单制造容易成本低。但不适用于复杂零件这是因为对复杂零件上毛刺电极与工件毛刺间的放电距离不易调整去毛刺效果较差。28磨料水射流去毛刺通过高压水携带磨料从喷嘴喷射出去巨大的冲击能量和磨粒的切削力将毛刺从零件表面去除。适用于去除孔内毛刺如深孔、盲孔、小孔和狭缝等那些手工难以去除部位的毛刺西安工业学院李福援18等在这方面作了一些研究。29挤压珩磨去毛刺挤压珩磨是采用含有磨料的、具有黏弹性、柔软性和切削性的磨流介质在挤压力作用下形成1个半固态的、可流动的?挤压块往复流过工件预加工表面从而产生磨削作用抛光工件表面或去除毛刺。上海航天某所19针对电磁阀、减压阀结构内的相贯孔处的毛刺采用挤压珩磨去毛刺中国航空工业制造工程研究所也用挤压珩磨实现了航空机载零件内腔深孔、交叉孔、沟槽的毛刺去除和棱边、尖角的倒圆加工。除上述方式外有的研究人员在进行多种方法复合去毛刺技术的探索20。选择毛刺去除方法时除考虑费用外还应考虑零件的加工要素及毛刺大小和部位尽量采用加工质量稳定、能降低劳动强度和提高生产率的去毛刺方法。且应保证去毛刺加工后能达到工艺要求不降低零件尺寸精度、位置精度和形状精度不改变零件表面形貌及表层材料的热处理状态不改变零件物理、力学性能。在选择去毛刺设备时在综合考虑零件的产量、生产周期零件的性能、材质、形状、尺寸、加工精度毛刺存在部位、大小等因素时还要考虑设备投资大小加工稳定性不同类零件的适应性可操作性及环境问题21。3结语为提高去毛刺技术的研究水平和使用效果建议从以下几方面着手。1加强技术转化研究推广无毛刺加工工艺和新型去毛刺技术尽快改进已有试验用设备投入实际生产加强成熟技术的推广应用。2深化理论研究在总结生产实践经验和试验研究数据的基础上探索去毛刺的新技术、新工艺研究多方法复合加工技术。3应用数字技术设计制造自动化、智能化去毛刺设备提升机械制造行业的整体水平。参考文献1吴敏镜.?毛刺工程的产生和展望.新技术新工艺20007.2樊曙天.精密加工中切削参数对毛刺尺寸的影响.机械设计与制造工程1999285.3王贵成朱云明张春晔.两侧方向毛刺形成的数学模型.兵工学报2003244.4赵殿君等.铣削毛刺形成研究.佳木斯大学学报1999172.5常海平.金属切削过程中毛刺的控制.机械管理开发20034.6王高平.在机械加工中如何提高表面质量和控制边角毛刺.华南热带农业大学学报200064.7徐洪.薄件冲裁毛刺的控制方法探讨.金华职业技术学院学报200221.8杜虹.冲制无毛刺工件的新方法.机械工程师20006.9李建华牛永生杜虹.园网板无毛刺冲裁机理及工艺研究.纺织学报2002234.10汪俭.工艺设计中的毛刺预防和控制.机械设计与制造20003.11姜黄海.热能去毛刺技术.航天制造技术20021.12中国航天科技集团公司7103厂.热能去毛刺工艺研究.航天制造技术20021.13李富长.电化学去毛刺技术在航空产品中的应用.航空精密制造技术2004401.14程红亮等.脉冲电流电解加工和电解去毛刺的机理分析.现代机械20022.15安军李洪友周锦进.脉冲电化学去毛刺工艺.工具技术20023612.16高云峰.磁力研磨法去毛刺的实验研究.机械工程师19997.17辛志杰李梦群.功率超声波在去除毛刺中的应用.工具技术2003378.18万宏强李福援.一种磨料水射流试验工作台的研制.机床与液压20058.19石志奎郭应竹.航空机载零件磨粒流去毛刺工艺.航空制造技术20014.20万宏强李福援.磨料刷除毛刺设备的AVR单片机控制系统.西安工业学院学报2005252.21赵东标等.航空发动机叶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