典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究

典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究（通用9篇）

篇1：典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究

典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研

究

以安装体典型仪表壳体类零件为例，研究其数控加工工艺，提出数控加工过程中的加工工艺路线的确定原则、选择要点及数控加工工艺设计的方法，以保证加工质量，提高生产率。

仪表壳体类零件，大都是整块仪表装配的支撑骨架，对整块仪表的使用性能有着重要的影响。它们都具有复杂的外型、内腔，严格的尺寸公差和形状位置公差，壁薄且壁厚不均匀，极易发生变形。随着工厂的发展要求及新产品、新材料的出现，对仪表壳体类零件的要求也越来越高，要提高产品质量，缩短生产周期，必须采用数控设备进行综合加工，并确定优化的数控加工工艺方案。本文以上安装体零件为例，分析并讨论了数控加工工艺规程设计中遇到的问题，为更多从事仪表壳体类零件加工领域的工作人员提供一定的帮助，以提高产品质量，提高数控机床的生产率。1 零件结构分析

上安装体材料为LYl2CZ，属单件小批量生产，毛坯采用型材，以降低其成本提高生产效率，节约研制时间。对零件进行结构分析，主要包括以下几个方面：

(1)零件主次表面的区分和主要表面的保证。对底面

孔属于6级精度，粗糙度Ra0．8μm，需要采用粗车、半精车、精车加工才能达到要求。

(2)重要技术条件的分析。孔

有同轴度φ0．02的要求，关系到装配位置，其精度直接影响到组件的安装及仪表的使用性能。

(3)零件图上表面位置尺寸的标注。上安装体的长度尺寸都以φ73的右端面为基准，所以在工艺规程的编制中工序长度尺寸尽量与其保持一致。

(4)零件技术要求的分析。零件技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。图1所示为上安装体零件的三维造型图。

图1 三维造型图

工艺规程制定

零件的数控加工工艺流程通常为：零件图→分析图样确定加工工艺过程→编写工艺规程→确定NC加工工序→数值计算→编写程序单→机械CAD→机械CAM→程序校验→制备控制介质→首件试切→调整程序及机床→成批加工→成品。

2．1工艺路线的制定

划分工序与加工路线的确定直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量作到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。安排工艺路线时除通常的工艺要求外，本例重点考虑以下因素：

(1)保证加工质量，划分加工阶段

工件在粗加工时，切除的金属层较厚，切削力和夹紧力都比较大，切削温度也比较高，将会引起较大的变形。按加工阶段加工，粗加工造成的加工误差可以通过半精加工和精加工来纠正，从而保证零件的加工质量。同时合理使用设备，既能提高生产率，又能延长精密设备的使用寿命。

(2)合理安排热处理及表面处理工序

热处理可提高材料的机械性能，改善金属的加工性能及消除内应力。鞍支架的热处理工序安排在粗车和铣削加工去除余量以后进行高温时效、低温时效，主要目的是消除材料加工后产生的内应力。为了提高零件的抗蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率等，一般都采用表面处理的方法，表面处理一般安排在过程的最后进行。对于精度要求高的表面，表面处理后会影响其尺寸精度，一般表面处理后进行精加工工序，以保证尺寸精度和表面粗糙度。上安装体的表面处理工序在对(3)数控加工工艺与普通工序的衔接

进行精加工工序之前。

数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。

综合以上原则，鞍支架的工艺路线安排如下：

2．2加工误差分析

就制造工艺过程而言，产品质量主要取决于零件的制造质量和装配质量。零件的制造质量一般用几何参数(如形状、尺寸、表面粗糙度)、物理参数(如导电性、导磁性、导热性等)、机械参数(如强度、硬度等)及化学参数(如耐蚀性等)来表示。上安装体加工误差产生的原因主要有：

(1)机床误差的影响 影响机床加工精度的主要因素有主轴的回转精度、移动部件的直线运动精度以及成形运动的相对关系。主轴的回转精度通常反映在主轴径向跳动、轴向窜动和角度摆动上，它在很大程度上决定着被加工表面的形状精度。本例采用的铣式加工中心机床是UMC600万能加工中心，它的机床精度目前是国际上机械加工类机床中顶尖级的，其各项技术指标都在0．001mm之内。对于上安装体的加工精度影响较小。

(2)夹具定位误差分析

上安装体的加工用夹具采用1个大平面和1个定位销(菱形销)及1个圆柱销定位。1个圆柱销限制x和y的移动及1个大平面限制z的转动和移动，定位销(菱形销)限制了x和y的转动，满足了六点定位原理。经定位误差分析计算，能满足零件加工精度要求。夹具简图如图2所示。

2．3规划加工刀具路径

规划上安装体几何图形外形加工刀具路径包括加工坯料、对刀点的确定、加工几何图形的选择、加工刀具的选择及刀具参数的设置等内容。2．3．1加工坯料及对刀点的确定

在规划上安装体几何图形外形加工刀具路径前，先利用Mastercam系统提供的边界框命令确定加工几何图形所需要的坯料尺寸，并将图形中心移到系统坐标原点，便于加工时以图形中心对刀。在加工时，工件在机床加工尺寸范围内的安装位置是任意的，要正确执行加工程序，必须确定工件在机床坐标系中的确切位置。对刀点是工件在机床上定位装夹后，设置在工件坐标系中，用于确定工件坐标系与机床坐标系空间位置的参考点。在工艺设计和程序编制时，应以操作简单、对刀误差小为原则，合理设置对刀点。

2．3．2规划加工刀具路径

规划上安装体几何图形加工刀具路径主要包括刀具的选择、刀具参数的设定、加工顺序的选择、加工参数(安全高度、下刀方式、补偿方式、补偿量、切削量等)的设定。

铣刀类型应与工件的表面形状和尺寸相适应。根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率并获得满意加工质量的前提条件。加工路线的选择主要应考虑：

(1)尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产率；

(2)保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求；

(3)有利于简化数值计算，减少程序段的数目和编程工作量；

(4)切削用量的具体数值应根据数控机床使用说明书的规定，被加工工件材料、加工工序以及其它工艺要求，并结合实际经验来确定。实体加工模拟

在对上安装体几何图形进行实际加工前，利用Mastercam9．0计算机软件提供的实体加工模拟功能进行电脑实体加工模拟，最大限度的降低能源和材料消耗，提高加工效率。

MasterCAM系统对上安装体几何图形所规划的加工刀具路径及刀具参数设置等资料产生的一个刀具路径文件，MasterCAM系统称其为NCI文件。它是一个AscII文字格式文件，含有生成的NC代码的全部资料，包括一系列刀具路径的坐标值、进给量、主轴转速、冷却液控制指令等，但它无法直接应用于CNC机床，必须先通过后处理程序P0ST转成NC代码后才能被CNC机床所使用。

结束语 复杂仪表壳体类零件的加工在机械制造业中占有很重要的地位，为提高零件加工精度和生产效率，应采用先进的加工方法。对于数控加工技术来说，工艺处理是其应用的重要环节，它关系到所加工出来零件的正确性与合理性，本文以典型零件上安装体为例，探讨数控加工的工艺规程设计问题，选择合理高效的加工方法和加工路线，对保证零件的加工质量，提高数控机床的使用效益和使用质量都有重要意义。

篇2：典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究

以航空壳体类零件为研究对象,分析该类零件的结构特点,利用UG和VERICUT的功能,形成了一套航空壳体类零件虚拟加工仿真方法.

作 者：唐志锋 曾德堂 TANG Zhi-feng ZENG De-tang 作者单位：唐志锋,TANG Zhi-feng(中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所,北京,100095)

曾德堂,ZENG De-tang(北京航空航天大学,北京,100083)

篇3：仪表壳体类零件的加工工艺分析

一、椭圆齿轮流量计简介

(一) 基本结构和工作原理。

椭圆齿轮流量计主要由壳体、计数器、椭圆齿轮和联轴器组成。壳体内装有一对啮合的椭圆齿轮, 当被测液体进入流量计时, 由进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转, 不断把液体输送到出口处, 测出齿轮的旋转速度, 即可知被测介质的流量。 (如图1所示)

(二) 壳体的加工精度对流量计的影响。

流量计的测量部分由椭圆齿轮、轴和壳体构成, 它们的加工精度对流量计测量的准确度有直接影响。如果两齿轮配合错位, 或箱体、齿轮轴变形, 齿轮轴底板松动, 齿轮轴箱上压盖间隙太小等, 椭圆齿轮在旋转时就会碰到腔壁, 转速减慢或卡死, 使流量计输出不定或不输出。作为高精度的流量仪表, 要保证其正常工作及准确度, 必须保证:一是两个椭圆齿轮准确啮合;二是齿轮空腔上压盖与椭圆齿轮端部间隙符合要求;三是椭圆齿轮中心轴或齿轮箱体不可变形。因此必须保证壳体的加工精度。如何确定数控加工工艺方案, 保证壳体加工精度呢?

二、分析零件的结构和技术要求 (见图2)

(一) 分析结构和尺寸, 确定基准。

遵循设计基准和工艺基准尽可能重合的原则, 工序的长度方向以对称中心平面为基准, 宽度方向以φ184的大端面为基准。

(二) 分析表面要求, 确定加工方法。

φ184圆柱大端面和内腔孔底面为主要表面, 内腔孔底面粗糙度Ra0.8μm, 平面度要求0.015mm。内腔孔属于6级精度, 粗糙度, 需要采用粗加工、半精加工、精加工才能达到要求。

(三) 分析其他重要的技术要求。

孔与外圆同轴度, 螺孔有φ0.3mm位置度及内腔孔底面与大端面有0.015mm平行度要求。内腔孔深, 两轴孔距有公差要求。轴孔和内腔孔有精度要求, 设计工艺时要着重考虑。

三、设计零件的工艺规程

(一) 分析零件材料, 选择合适的加工刀具。

零件材料为316不锈钢, 这是一种难切削材料, 低速切削时易产生积屑瘤, 且当前角较小时, 切屑呈挤裂状, 切削速度的方向也有变形, 这样会使工件表面粗糙度值增大。因切削温度很高, 材料导热性差, 工件极易产生热变形, 精度不易保证。因此, 刀具应选强度、韧性、硬度和耐磨性高的材料, 且与不锈钢的粘附性要小。由于316不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用, 切屑会带走合金中的Ti, 促使刀具磨损加剧, 故不宜选用YT类硬质合金。铣削、车削、镗削等刀具宜选用YW类硬质合金材料, 磨削宜采用白刚玉砂轮。

(二) 分析孔和平面, 确定加工方案。

壳体零件的加工应遵循先面后孔原则, 即先加工壳体的基准平面, 以基准面定位加工其他平面, 然后再加工孔系。因为一般加工平面比加工孔系更容易, 平面面积大, 用平面定位可确保定位可靠, 夹紧牢固, 保证孔的加工精度。其次, 先加工平面可是铸件表面平整, 为提高孔的加工精度创造条件, 也便于对刀及调整, 有利于保护刀具。

该件主要加工部分是平面、内腔孔和轴孔。因此, 加工中主要保证内腔孔及轴孔的尺寸精度及位置精度, 先面后孔进行加工。一是大小端面、圆柱面的加工。壳体大部分为回转面, 大小端面, 流量进出口外圆及油封卡口均选用普通车床加工, 大小端面留余量磨。内腔孔底面用加工中心加工半精加工, 用坐标镗床精加工。二是孔系的加工。要满足孔系加工精度要求。粗加工及半精加工内腔孔和轴孔选用CNC加工中心, 精加工内腔孔和轴孔选用CNC坐标镗床。

四、确定零件的主要加工工序

划分工序与确定加工路线尽量做到工序相对集中, 工艺路线最短, 机床停顿时间和辅助时间最少。确定本件工艺路线时, 除通常的工艺要求外, 着重考虑:一是加工阶段的划分, 工件在粗加工时, 切除的金属层较厚, 切削力和夹紧力比较大, 切削温度也比较高, 会引起较大的变形。按加工阶段加工, 粗加工造成的加工误差可通过半精加工和精加工来纠正, 以保证零件的加工质量。二是数控加工工序与普通工序的衔接, 一般两种工序会穿插进行, 如衔接不好容易产生矛盾, 因此, 要清楚两种工序各自的技术要求、加工目的、加工特点及加工余量, 还有定位面与孔的精度及形位公差要求, 对校形工序的技术要求, 对毛坯的热处理状态等, 使各工序满足加工需要, 保证工件的质量要求。综合以上考虑, 本件的工艺路线确定为:毛坯铸造→粗车→精车→加工中心→钳工→磨床→坐标镗加工→钳工→表面处理。

关键工序操作说明:

工序2:选用硬质合金YW2车刀和普通车床, 粗车出入口外圆及油封卡口圆环。

工序3:换用硬质合金YW1车刀对工序2加工处进行精车。

工序4:选用硬质合金YW2车刀, 用普通车床粗车顶面和底面。先粗加工底面及外圆再掉头加工顶面及外圆φ184。然后, 选用硬质合金YW1车刀精车顶面和底面。为保证各加工部位的一致性, 应一次装夹加工内腔孔、内腔底面、螺纹孔、轴孔和定位销孔。其中:粗加工镗削2Xφ70孔选用硬质合金YW2φ70镗刀;锪2X70孔选用硬质合金YW2φ32两刃端面立铣刀;内腔底面选用硬质合金YW2φ32加长端面立铣刀;半精镗2Xφ70.79孔选用硬质合金YW1镗刀。

工序6:选用白刚玉砂轮精磨大、小两端面。

工序7:制造专用夹具, 选用精密CNC坐标镗床和滑动式镗刀精加工内腔孔底面。

五、实体加工模拟

在对零件进行实际加工前, 利用Mastercam9.0计算机软件进行电脑实体加工模拟, 可以验证和调整加工工艺, 提高加工效率。

六、结语

最终产品通过三坐标仪检测, 各部位的形位公差和尺寸公差都符合设计标准, 又通过装配和检定, 其计量指标也都符合标准。客户也反馈流量计计量准确, 流量计的使用过程故障少, 由此说明该加工工艺是切实可行的。

仪表壳体类零件的加工在机械制造业中有很重要的地位, 为提高零件加工精度和生产效率, 应采用先进的加工方法。工艺设计是数控加工技术应用的重要环节, 本文以典型零件齿轮流量计壳体为例, 探讨数控加工的工艺规程设计问题, 选择合理高效的加工方法和加工路线, 对保证零件的加工质量, 提高数控机床的使用质量和使用效益有重要意义。

摘要：本文以材料为316不锈钢的椭圆齿轮流量计的壳体为例, 分析了仪表壳体类零件在数控加工过程中, 确定数控加工工艺的原则和方法, 根据零件的材料和结构特点, 采取相应措施解决加工中出现的问题, 以保证零件的加工质量, 提高生产效率。

关键词：数控加工,椭圆齿轮流量计,不锈钢壳体,加工工艺

参考文献

[1].上海工业自动化仪表研究所.容积式流量计通用技术条件[ZB].1985

[2].孙竹.数控机床编程与操作[M].北京:机械工业出版社, 1997

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[4].太原金属切削刀具协会编.金属切削实用刀具技术[M].北京:机械工业出版社, 2002

篇4：典型壳体零件加工工艺及夹具设计

关键词：壳体零件；装夹设计；加工工艺

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1005-1422（2015）06-0089-02

在机械加工中，由机床、夹具、刀具与被加工工件一起构成了这一加工过程的一个整体，这一整体称为机械加工工艺系统。因而，分析机械加工精度的过程，也就是分析这一工艺系统在各种不同的工作条件下以各种不同方式反映工件的加工误差，而机床、夹具又是这一工艺系统的重要组成部分，复杂的零件常用数控加工以达到其各种技术要求，在加工零件之前必须进行工艺规划分析和设计，目的是希望得到使用数控机床后的最佳工艺制造流程，最大限度地提高生产效率。

对于壳体零件，采用数控加工，可有效提高零件质量，安装容易，改善传动性能，延长产品使用寿命，以下图典型零件为例介绍壳体零件的加工过程中的部分工艺。

一、壳体零件的技术要求分析

（1）如图一所示零件，要确保主视图位置公差26±0.02、55±0.02、9.5±0.02，主视图B面与￠15沉孔平面距离31.6±0.02，平行度0.02符合图纸要求。

（2）右视图￠18+0.02孔与￠11+0.02轴承孔有垂直度要求，所以二次装夹所用基准要保持相互垂直关系。

（3）右视图平面与￠11+0.02轴承孔中心有67±0.02位置公差要求。

（4）后视图孔位置与主视图孔位置有同位度要求。

二、在安排工艺流程中主要考虑的因素

（1） 选择最短的加工工艺流程。

（2） 尽量发挥机床的各种工艺特点，追求最大限度地发挥数控机床的综合加工能力特长（多工序集中的工艺特点），应在生产流程中配置最少的机床数量、最少的工艺装备和夹具。

（3）工序集中与工艺加工渐精原则的矛盾。

（4） 在对典型工件族工艺流程的安排中，应妥善安排各台机床和生产线的手工调整和检测等工作，即人工干预的影响。

三、关键装夹工具的解决方案

夹具的作用是使工件相对于机床和刀具具有一个正确的安装位置，因此，夹具的制造误差对工件的加工精度影响很大。一是基准不重合误差，在零件图上确定某一表面尺寸、形状、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确产生的误差，夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，其实际尺寸（或位置）都允许在规定的公差范围内变动。

加工此零件，首先要解决装夹问题，这是加工的前题和准备工作，必须要做好，也就是要制作一套工装夹具，是用来确保￠18+0.02孔与各位置公差达到图纸要求，下面对夹具进行设计。

夹具如图二所示（已省略安装螺丝及零件压紧螺丝），在夹具上设置了两个工位01和02，工位01的定位基准为图示的A、B、C三个平面，三平面于空间构成工位01的坐标标系。此工位的作用：一是用于加工主视图上螺孔，轴承孔，定位孔，通孔和台阶，二是用于加工后视图上的螺孔，定位及沉孔，工位02的定位基准是图示的A1、B1、C1三个平面，同样此平面于空间亦构成工位02的坐标系，其作用是用于加工上视图尺寸￠18+0.02孔，M5螺纹孔，平面到￠11+0.02轴承孔中心距离67±0.02，此夹具的制造关键在于保证两坐标系的平行与垂直关系，夹具制造完后，须经严格检验，方向投入生产加工使用。

四、主要加工工艺规划

（1）利用普通车床和普通铣床分别加工图三所示的件A和B，并组装成图三所示的毛坏。其中外圆￠132.mm车至尺寸，内圆为￠98. mm车至尺寸，壳体高度为55.3mm（图纸要求是55mm，留0.3mm余量），内圆￠125. mm台阶深16.3mm （图纸要求￠124.5+0.3+0.0，深度16. mm，分别留0.5 mm和0.3 mm余量），￠11+0.02孔在车床钻孔至￠10，此孔未精加工之前作为加工4个￠11工艺沉孔时压紧零件用。67±0.02尺寸留1-2mm余量。

（2）加工主视图所需尺寸，在机床上校正夹具的坐标方向并压紧夹具，把模板放置在01工位上压紧，再把壳体放置于模板上，以壳体外圆￠132 mm和镶件80mm尺寸定位工件，用一支M10内六角螺丝穿过壳体￠10通孔压紧零件（见图四），找出内圆￠125. mm中心为加工零点值X1Y1，并把其输入到数控机床内，首先加工4个￠11工艺沉孔，加工￠7通孔时，由于孔较深，为防止钻头拆断，必须采用G83啄钻方式。加工完4个￠11工艺沉孔后，用4支M6内六角螺丝穿过￠11沉孔压紧零件，拆去原先M10压紧螺丝。用中心钻分别定位M4螺纹孔，￠3+0.02孔￠9+0.02孔，中心钻选用英寸中心钻，选用该中心钻的特点是，定位孔时通过深度控制，一次把定位和孔口倒角加工完，减少孔口倒角工序。M4螺纹孔按钻底孔￠3.3后用M4丝攻攻牙，￠3+0.02￠9+0.02孔分别采用钻孔、粗镗、精镗，￠11+0.02孔已有￠10底孔，采用粗镗、精镗。粗镗时单边留0.15余量精镗，这样既可保证加工精度，亦能充分发挥加工中心的高效率性，在加工过程中，为防止铝屑粘刀，提高加工表面粗糙度，必须加冷却液，具体的切削参数，粗镗主轴1500r/m，进给速度50mm/m，精镗主轴转速2000 r/m，进给速度40 mm/m，完成孔的加工后，精铣B面与￠15沉孔平面，B面只有0.3 mm余量，采用￠20平刀一次精铣到尺寸，为避免在B面上留下进退刀痕迹，必须采用切线进退刀方式，切削参数主轴转速S1000 r/m，进给速度为200 mm/m，￠15沉孔平面加工采用￠8平刀一次精加工到尺寸，进刀和退刀也采用切线进刀和退刀方式，加工程式见附表程式0001。完成主视图所需加工尺寸后，利用加工中心Y方向读数测量出67±0.02的实际距离，计算出加工余量，为在02工件加工67±0.02作准备，测量方法是用￠10零位棒，在01工位的加工零点，也是￠11+0.02孔的中心Y向读数为零，再移动Y向工作台，使零位棒接触67±0.02侧面，Y向读数会显示实际距离，这样的测量方法只需用于首件加工，以后加工就不需要。

（3） 上视图尺寸的加工，把零件与模板构成的整体从工位01移置于工位02上（见图四），压紧后，X方向加工零点与01工位数值相同，Y方向加工零点定在￠18+0.02孔中心上。首先用￠16平刀粗铣67±0.02尺寸，加工时根据在01工位测量出67±0.02余量是多少，留0.3 mm余量精铣，粗铣完后用中心钻定位￠18+0.02孔和M5螺纹孔，M5螺纹孔的加工按钻底孔￠4.2后用M5丝攻攻牙，￠18+0.02孔的加工过程，分别采用￠12钻头钻孔，￠16平刀扩孔，￠17.7镗刀粗镗，￠18镗刀精镗，要注意的是，由于￠18+0.02孔较深，钻孔必须采用G83啄钻方式，以方便铝屑排出而防止钻头拆断。镗孔时，要采用刚性好的镗刀，镗孔完后用￠16平刀精铣67±0.02到尺寸。

（4）最后加工后视图面各孔，从02工位拆下模板和零件，把模板重新装夹在01工位上，用壳体外圆￠132和￠9+0.02孔定位后压紧。加工零点和主视图加工零点数值相同，首先用中心钻定位M6螺纹孔，￠5.5+0.02孔，￠11沉孔已加工￠7通孔，直接用￠11平刀扩孔，M6螺纹孔的加工按钻底孔￠5.1后用M6丝攻攻牙，￠5.5+0.02孔按钻底孔￠5.1后用￠5.5镗刀精镗到尺寸。

参考文献：

[1]漆向军.车工工艺与技能训练[M].北京：人民邮电出版社，2009.

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[3]于作功.数控铣床和加工中心编程与操作[M].北京：人民邮电出版社，2009.

篇5：典型零件数控加工工艺分析实例.

如图所示零件,由圆弧面、外圆锥面、球面构成。其中Φ50外圆柱面直径处不加工,而Φ40外圆柱面直径处加工精度较高。

零件材料:45钢

毛坯尺寸:Φ50×110(2零件的装夹及夹具的选择 件伸出三爪卡盘外75mm 以外圆定位并夹紧。(3 坐标原点建立工件坐标系。

精加工分开来考虑。

加工工艺顺序为:车削右端面→复合型车削固定循环粗、精加工右端需要加工的所有轮廓(粗车Φ

44、Φ40.5、Φ34.5、Φ28.5、Φ22.5、Φ16.5外圆柱面→粗车圆弧面R14.25→精车外圆柱面Φ40.5→粗车外圆锥面→粗车外圆弧面R4.75→精车圆弧面R14→精车外圆锥面→精车外圆柱面Φ40→精车外圆弧面R5。

(4选择刀具

选择1号刀具为90°硬质合金机夹偏刀,用于粗、精车削加工。(5切削用量选择

粗车主轴转速n=630r/min,精车主轴转速V=110m/min,进给速度粗车为f=0.2mm/r,精车为f=0.07mm/r。

2.编写如图1-26所示的轴承套的加工工艺(1零件图分析

零件表面由内圆锥面,顺圆弧,逆圆弧和外螺纹等组成。有多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求(如果加工质量要求较高的表面不多可列出。

零件材料:45号钢 毛坯尺寸:φ80×112

(2零件的装夹及夹具的选择

内孔加工时,以外圆定位,用三爪自动定心卡盘夹紧,需掉头装夹;加工外轮廓时,以圆锥心轴定位,用三爪卡盘夹持心轴左端,右端利用中心孔顶紧。

(3加工方案及加工顺序的确定

以零件右端面中心作为坐标原点建立工件坐标系。

根据零件尺寸精度及技术要求,确定先内后外,先粗后精的原则。

加工工艺顺序为:车端面→钻φ5中心孔→钻φ26内孔→粗、精镗一端内孔→掉头装夹后粗、精镗另一端内孔→粗车外轮廓→精车外轮廓→车螺纹(项目较多可用表格列出。(4选择刀具

所选定刀具参数如表1-2所示。

说明:表格中刀尖半径和备注栏可以不要;25×25指车刀刀柄的截面尺寸。(5切削用量选择

一般情况下,粗车:恒转速n=800r/min恒线速v=100m/min 进给量f=0.2mm/r以下v f=120m/min 背吃刀量a p=2mm以下

精车:恒转速n=1100r/min恒线速v=150m/min 进给量f=0.07mm/r以下v f=150m/min 背吃刀量a p=0.1mm左右

(二数控铣削加工典型零件工艺分析实例 1.编写如图所示零件的加工工艺。

(1零件图的分析 如图所示,支承部分的外 轮廓由直线和圆弧组成,其它 主要是圆孔。其中内孔Φ40H7 有较高的尺寸加工精度和表 面粗糙度要求。零件材料:HT200(切削性

能较好

毛坯尺寸:170mm×110mm ×45mm(2零件的装夹及夹具的选 择

用铣床虎钳夹毛坯两侧 面加工下表面;翻面后用下表

面定位铣床虎钳夹毛坯两侧 面,加工上表面、台阶面、钻 孔和镗孔;采用“一面两孔”

方式定位,即以底面和Φ40H7和Φ13两个孔为定位基准装夹,加工外轮廓。(3加工方案及加工顺序的确定

以零件Φ40内孔的上端面为坐标原点建立工件坐标系。加工顺序的确定按基面先行、先粗后精原则确定。

加工工艺顺序为:铣削下表面→翻面平装后铣削上表面→铣削Φ60外圆及其台阶面→钻3个φ5中心孔→钻φ38内孔→粗、精镗φ40内孔→钻2×Φ13孔→锪钻2×Φ22孔→铣削外轮廓。(走刀顺序见表所示。

(4选择刀具

Φ40H7内孔采用钻-镗,阶梯孔Φ12和Φ22选择钻-锪,零件外轮廓、Φ60mm外圆及其台阶面采用立铣刀,上、下表面采用端铣刀加工,详见表格。

(5切削用量选择 详见表格 序号刀具 编号

刀具规格名称加工表面 主轴转速 S r/min

进给量f mm/min 背吃刀量 a p mm 备 注

1T01Φ125硬质合金端面铣刀铣削上、下表面502052T02Φ63硬质合金立铣刀铣削Φ60外圆及其台阶面10030按余量3T03Φ38钻头钻Φ40孔

20040194T04Φ40镗孔刀粗精镗Φ40内孔

650/100040/300.8/0.25T05Φ13钻头钻2×Φ13孔50030 6.56T0622×14锪钻2×Φ22锪钻35025 4.57 T07 Φ25硬质合金立铣刀 铣削外轮廓 260 40 5 2.编写如图1-29所示平面槽形凸轮的加工工艺

零件的底面和外部轮廓已经加工,本工序是在铣床上加工槽与孔。1.零件图分析

凸轮内外轮廓由直线和圆弧组成。凸轮槽侧面和021.00 20+Φ、018.00 12+Φ两个内孔尺寸精

度要求较高,表面粗糙度要求也较高,R a 1.6;内孔021.0020+Φ与底面有垂直度要求。

零件材料:HT200(切削性能较好毛坯尺寸:无(基本面已经加工2.零件的装夹及夹具的选择

加工021.00 20+Φ、018.00 12+Φ两个孔时,以底面A 定位,采用螺旋压板机构夹紧;加工凸 轮槽内外轮廓时,采用“一面两孔”方式定位,即以底面A 和021.0020+Φ、018.00 12+Φ两个孔 为定位基准装夹。

3.加工方案及加工顺序的确定

以零件外轮廓的中心作为X、Y 轴的坐标原点,以A平面为Z 轴的零点建立工件坐标系。

根据零件尺寸精度及技术要求,确定基面先行(先孔后轮廓,先切削材料多的后切削材料较少的面,先粗后精的原则。

加工工艺路线为:钻φ5中心孔→钻φ19.6孔→钻φ11.6孔→铰φ20孔→铰φ12孔→重新装夹后粗铣槽的内轮廓→粗铣槽的外轮廓→精铣槽的内轮廓→精铣槽的外轮廓→翻面装夹,铣φ20孔A 面侧的倒角。4.选择刀具

所选定刀具参数如表1-2所示。

说明:铣削内、外轮廓时,铣刀直径受槽宽限制,可选择φ6的立铣刀;精铰的量通常小于0.2mm;刀刃和长度通常要比切削的深度大。5.切削用量选择

一般情况下,粗铣:恒转速n=600r/min 进给量f=180mm/min 以下背吃刀量a p =5mm 以下 精车:恒转速n=800r/min 进给量f=120mm/min 以下

篇6：箱体类零件的加工工艺

关键词：工艺路线拟定;定位基准选择;箱体平面加工;内应力;孔系加工

箱体类零件是机械零件中的典型零件，如车床床头箱、齿轮传动箱体、变速箱体等，是机器的基础零件之一，它将机器及部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件各自保持正确的相互位置，并按照预先设计好的传动关系使其协调地相互运动，组合成一个整体。

组装后的箱体部件、用箱体的设计基准平面安装在机器上，因此箱体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度、而且对机器的工作精度、使用性能和寿命有着决定性的影响。

一、工艺路线的设计

箱体要求加工的表面很多，比如车床床头箱体、齿轮传动箱体等在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，所以箱体中主轴孔 (主要孔)的加工精度，孔系加工精度就成为工艺关键问题，因此，在工艺路线的安排中我更倾向于注意几点。

(1)先面后孔的加工顺序

先加工平面，不仅切除掉了毛坯表面的凸凹不平和表面夹砂等陷，更重要的是在加工分布在平面上的孔时，划线，找正方便，而且当镗刀开始镗孔时，不会因端面有高低不平而产生冲击振动、损坏刀具，因此，一般最好应先加工平面。

(2)粗、精加工阶段要分开

箱体结构复杂，主要表面的精度要求高，粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度有较大影响，如果粗加工立即进行精加工，那么粗加工后由于各种原因引起的工件变形的内应力没有充分释放出来，在精加工中就无法将其消除，从而导致加工完卸载时箱体变形，影响箱体最终的精度，我认为在粗加工过程中，最好应多次松卸夹具，使内应力及时尽可能的释放出来，更大限度的保证箱体的加工质量。

(3) 工序集中或分散的决定

箱体粗、精加工阶段分开符合工序分散的原则，但是在中、小批生产时，为了减少使用机床和夹具的数量，以及减少箱体的搬运和安装次数，可将粗 、精加工阶段相对集中，尽可能放在同一台机床上进行。

(4)安排适当的热处理工序

铸件箱体结构复杂、壁厚不均，铸造时冷却速度不一致，容易产生内应力，且表面较硬，因此，铸造后应合理安排喷砂、调质人工实效等处理，以改变内部组织结构，消除内应力减小变形。

二 定位基准的选择

箱体加工定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间、孔与平面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。

在选择基准时，首先要遵守“基准同一”和“基准重合”的原则，同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、特别是夹具的选用等因素。

(1)粗基准的选择

粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工面与 加工面之间的`位置精度。

根据粗基准选择原则，应首先考虑箱体上要求最高的主轴孔的加工余量要均匀，防止加工时由于余量不均而引起振动，影响加工精度和表面质量，并要兼顾其余加工表面都有适当的余量。

其次要纠正箱体内壁非加工表面与加工表面之间的相对位置偏差，防止加工出的轴承孔端面与箱体内壁之间的距离尺寸相差太大，可能使齿轮安装时与箱体内壁相碰。

从这点考虑，应选内壁为粗基准，但是这将使装夹极为困难，由于各轴孔和内腔的砂心是一个整体，所以实际生产中选主轴孔和一个相距较远的轴孔作为粗基准 。

(2)精基准的选择

箱体零件精基准的选择有两种可行的定位方案：一种是以装配基准面为精基准，其优点是装配基准面是许多孔系和平面的设计基准，所以能使定位基准、设计基准和装配基准重合，不会产生基准不重合误差，而且箱体开口向上，故调整刀具，观察加工和测量孔径均方便，缺点是在加工中间壁上的孔时，只能采用吊架式镗模，结构刚性差 、安装误差大、孔系精度低、装卸不方便、生产率低、只适于中、小批生产;另一种是以顶面和两个销孔作精基准，其优点是箱口向下，中间导向支撑架固定在夹具座体上，刚性好、导向精度高、孔系位置精度也高，且定位、夹紧、装卸工件均方便，生产率高，适于批量自动线生产，缺点是定位基准与装配基准(设计基准)不重合，增加了定位误差。

三、主要表面的加工

(1)箱体的平面加工

箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。

单件小批量生产中，用划线找正的方法，采用刨和铣加工平面，在龙门刨床上可以用几个刀架在一次安装工件同时加工几个平面，经济地保证了这些表面的位置精度;考虑铣削比刨削生产率高，大批大量生产时，采用专用夹具在组合机床上多个表面同时加工，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率;精加工中，在单件小批生产时用铲刮或精刨进行加工;大批大量生产时用磨削方法加工。

(2)孔系加工

箱体上一系列有相互位置精度要求的孔称为孔系。

这些孔精要求高、加工困难、是箱体加工的关键，其中有平行孔系和同轴孔系。

对于平行孔系，在加工时主要是保证各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行度;同轴孔系主要是保证各孔的同轴度精度。

(3) 单件小批生产箱体时，在普通镗床上，按划线依次找正孔的位置进行加工，此法误差较大，为提高精度，可采用试镗法，但此法找正、试切、测量比较耗时，生产效率低。

箱体粗加工常采用样板找正法：镗床镗杆上装有千分表，按样板孔来找正镗杆的位置，加工完一端上的孔之后，将工作台回转180°，在用同样方法加工另一端面上的孔。

(4)成批大量加工箱体孔系都采用镗模。

镗模两端有导向套，可引导镗杆进行加工，以保证工件的孔距精度，镗杆与机床主轴采用浮动连接，孔距精度取决于镗模精度及镗杆与导套的配合精度和刚度所以可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件，镗模能用于组合机床上作多孔同时加工、找正方便、生产率高、适用于成批生产，且箱体的同轴孔系的同轴度大部分用镗模保证，对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔，反之，可利用镗床后立柱的导套支承镗杆。

产生同轴度误差的原因是当主轴进给时镗杆由于重力产生挠度而引起各孔的同轴度误差;当工作台移动时导轨的直线度误差导致各孔的同轴度误差。

小批生产时，为了提高精度有时也用镗模加工平行孔系。

(5) 单件小批生产在许多工厂也广泛采用坐标法加工孔系，孔距精度要求特别高时，可采用带有游标的精密刻线尺寸和准确的光学读数装置的精密坐标镗床。

需要强调的是用坐标法加工孔系时，原始孔以及镗孔顺序的确定是很重要的，在保证原始孔有较高的精度和较小粗糙度的条件下，应注意两点

1)两孔的中心距有精度要求时，两孔应连在一起加工，否则通过许多坐标尺寸的位移误差积累过大，难以保证孔距精度。

2)原始孔应位于箱壁的一侧，依次加工各孔时，刀具可朝一个方向移动，避免了往返移动时由于间隙而造成误差。

参考文献

篇7：典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究

该文从航空液压壳体的结构特点、工艺分析和加工难点着手, 阐述了通过采用优化后加工工艺技术保证了液压壳体加工质量, 数控加工工艺方法的提高了加工效率。并通过工艺试验, 验证了新工艺的可行性, 实现了该壳体零件的高效率、高质量加工。

1 航空液压壳体零件介绍及加工工艺分析

1.1 结构特点

航空液压壳体是一种形状复杂, 多种结构集于一体的产品。每个面的形状都较为复杂, 且每个型面都有关联尺寸, 是典型的异型多面体。产品上每个形状都有自身特有的作用。此类产品的各个结构相互作用、相互影响, 而且由于其工作条件较为恶劣, 对产品本身的精度和质量都提出了很高的要求。异型多面体的加工质量直接影响其工作性能, 并可能影响整机性能[4,5]。产品的结构及主要技术要求如图1所示。

1.2 工艺分析

该航空液压壳体的材料采用2618A (专用牌号铝合金) , 毛坯为锻件, 为小批量生产类型产品。由图1中可知该零件加工精度要求较高的项目有以下几方面。

(1) 基准孔系:基准孔Bφ37H8表面粗糙度Ra0.4μm, φ18.8H8对孔φ37H8同轴度φ0.020及表面粗糙度Ra0.4μm;端面对φ37H8的垂直度0.010;φ23Js7环槽对φ18.8H8的同轴度φ0.040;

(2) 耳部孔系:φ12.8H7, φ6H8和φ (8.1±0.03) ;3孔中心距分别为15±0.02;25±0.03;φ8.1孔对φ12.8H7孔的平行度0.020;φ6H8孔对两孔的对称度0.050;φ12.8H7孔对基准孔Bφ37H8的垂直度φ0.020;

(3) 柱塞孔系:φ14H8孔对基准孔Bφ37H8的垂直度φ0.020;表面粗糙度Ra0.8μm的φ8H8孔对φ14H8孔的同轴度φ0.020, 表面粗糙度Ra0.8μm的φ18环槽对φ14H8孔的同轴度为φ0.040。

1.3 加工难点

由图1可以看出该航空液压壳体零件孔系相交关系复杂。经过分析得知该零件在机械加工中存在以下几个加工难点。

(1) 各个孔之间的形位尺寸公差小, 表面粗糙度值小, 加工难度大;

(2) 因加工的孔、槽、台阶型面多、精度高, 故工装系数大;

(3) 基准孔B加工余量大, 工艺刚性差, 属于薄壁加工, 在加工时容易产生切削变形。

如上所述, 如果在普通机床上按传统方式加工航空液压类壳体零件, 一次定位装夹, 仅可以加工一个型面或一个孔系, 很容易引起定位误差的积累, 所以应将部分工作通过高精度的数控设备来完成。

2 工艺设计与优化

2.1 机床选择

为了进一步提高产品的性能、质量及生产效率, 结合零件的特点, 决定采用五轴加工中心这种新型的数控设备。五轴加工中心的具体机床模型布局形式见下图2。在该布局结构中, 主轴箱在立柱上实现Z移动, 其上的刀轴可以实现B轴转动, 而立柱完成X向移动, 工作台完成Y向移动, 其上的转台实现C轴转动。

该壳体零件以底面为基准、一次定位装夹便可完成三个空间垂直孔系的加工。在图2主轴直立时即可完成基准孔系的全部加工, 然后主轴需要绕Y轴旋转180°再加工耳部孔系, 最后柱塞孔系的加工只需工作台再绕Z轴旋转90°即可。

2.2 优化加工工艺方法

(1) 基准孔系:φ37H8孔为已铸出的毛坯孔, 为了达到IT8级精度和Ra0.4μm表面粗糙度要求, 需经过三次镗销, 即采用粗镗----半精镗----精镗方案;φ18.8H8孔和φ23Js7环槽虽也为毛坯孔, 但由于孔径较小, 采用扩孔----铰孔的加工方案;

(2) 耳部孔系:φ12.8M7孔, φ6H8孔和φ8.1±0.03孔比较小且孔之间由于具有较高的位置精度, 需要先安排铣平端面和打中心孔工步, 所以采用铣平面----钻中心孔----钻孔----镗孔----铰孔的加工方案;

(3) 柱塞孔系:φ14H8孔, φ8H8孔和φ18环槽的表面粗糙度为Ra0.8μm且各孔之间有较高的同轴度要求, 所以也采用铣平面----钻中心孔----钻孔----扩孔----铰孔的加工方案;

2.3 主要工艺流程

2.4 工艺难点的技术要求

(1) φ37H8和φ18.8H8两孔的壁厚较薄, 为了减少切削力对工件的影响, 在粗加工后应采用低温回火去除加工残余应力, 以减小零件的变形; (2) 由于毛坯的材料为铝合金, 在高速加工时, 容易产生大的切削热, 要合理的选用冷却液进行降温, 避免或减少由于切削热所引起的变形而产生的加工误差; (3) 由于柱塞孔系孔中的孔比较深, 在选用刀具刀杆时可以通过缩短刀杆长度和增加刀杆直径来改善刀杆的受力状况、增强刀具的刚度, 从而减少加工过程中的振动, 保证达到加工表面粗糙度的要求。

3工艺试验

工艺试验完成后, 对航空液压壳体进行前三件的首件鉴定。从检测结果看, 数控加工后的产品满足设计图样的各项指标要求。优化的加工工艺可以有效的保证零件孔系之间的空间位置精度。采用工序集中的原则, 一次定位的方法, 有效的避免了定位误差的积累, 对提高三个孔系之间的垂直度效果明显, 大大降低了废品率, 即采用这种新的工艺方法是可行的。

4结语

优化了现行的机械加工工艺, 采用五轴加工中心实现了一次装夹便完成异形面多方位加工。采用多轴加工中心加工异形面, 利用旋转轴直接旋转工件, 不仅降低夹具数量, 而且省去了大量的矫正时间。

工艺试验结果表明采用优化的加工工艺不仅大大提高了功效而且保证了加工精度, 、大大降低了废品率, 对改进现有的复杂壳体数控加工工艺也提供了理论依据。

摘要：针对航空液压壳体零件结构复杂、孔系众多、孔系相交关系复杂、加工精度要求高的特点, 提出了一种基于新型高精度数控设备即五轴加工中心的高效加工方法和加工工艺。该方法不仅优化了现行加工工艺, 而且有效的解决了该类典型异型多面体在加工过程中容易出现的定位误差积累的问题。工艺试验证明, 这一技术将产品的加工效率提高了30%以上, 有效的保证了孔系之间的位置精度要求, 解决了该类零件的高效精密加工问题。

关键词：壳体,孔系,加工工艺,高效精密加工

参考文献

[1]戈和伟.航空液压壳体类零件数字化高效加工[J].航空制造技术, 2009 (14) :100-101.

[2]戈和伟.基于数控技术的多孔类复杂壳体高精密加工方法研究[EB/OL]..http://www.c-cnc.com/news/newsfile/2011/6/4/1642191.shtml (2011-06-04) .

[3]于桂欣, 郭红海.数控加工技术在航空液压壳体零件加工中的应用[J].机床与液压, 2012, 40 (17) :138-140.

[4]赵广军, 王连义, 李方军, 等.某产品深孔壳体加工工艺技术改进[J].精密成形工程, 2014, 6 (1) :43-48.

篇8：典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究

1.1 零件分析

零件材料为硬铝2A12 T4,最大外轮廓尺寸(2160+0.1×193×1460+0.1)mm,如图1所示。三维模型如图2所示。壳体壁厚为3 mm,属于典型薄壁、深腔类零件。零件上下表面除四角外,上下面对称。零件表面有1条1.78 mm×1.19 mm密封槽,沿壁四周中心分布,6个10 mm×7 mm凸耳上各有一个螺纹孔M3-6H,下表面4角凸耳处各有一个ϕ6.3 mm的通孔。零件上下表面中间凸台及四周处另有8个M4-7H深8的螺纹孔。

腔体内部有几处竖直的凸台,深度、形状不完全相同。要求较高的平面度和垂直度。壳体左右侧面对称分布有17个90 mm×5 mm加强筋,前后侧面上下各有一条宽3 mm,深1的连筋与壳体本体相连。

1.2 工艺分析

本零件六个面都为加工面,而且上下表面、内腔凸台要求。零件最终壁厚为3 mm,加工过程中最难控制的是材料内部应力导致的变形。因此,合适的工艺方案是加工好本零件的关键。

1.3 具体工艺方案

1.3.1 粗加工

零件毛坯为(ϕ250×220)mm的棒料,用普通铣床铣六面至(218×195×148)mm,要求各面,,作为粗基准。在零件中间粗掏(150×90×148)mm内腔,利于热处理。

1.3.2 热处理

为了防止后续加工变形,对材料进行低温去应力退火,零件在低于270℃时入炉,随炉升温至270℃,保温3小时,出炉空冷至室温。

1.3.3 精铣

热处理完成后,精铣零件外形至尺寸(2160+0.1×193×1460+0.1)mm,保证各面,上下表面,作为后续数控加工定位精基准。数控铣在DMC75V加工中心上完成,具有高转速、高精度等特点。先铣上表面内腔凸台深度,铣密封槽,然后加工螺纹孔,最后铣各凸耳外形。完成上表面加工后,调转装夹,铣下表面。然后铣左右侧面加强筋,最后铣前后侧面。数控铣应以零件正中间为定位基准,加工时注意刀具转速、进给、吃刀量参数的控制,确保加工质量。

1.3.4 数控线切割

数控铣完成后,零件的外形已加工到位。剩下内腔的凸台还没有加工,由于零件壁薄,腔深,因此安排线切割一次切割内腔凸台成形。本零件在ROBOFIL1020数控慢走丝线切割机床上完成内部凸台一次切削成形,整个零件切削下来耗时共计17个小时左右。为了控制变形量,零件底部应垫上垫铁。为保证加工精度,线切割应与数控铣采用相同的定位基准。

1.3.5 数控电火花

线切割完成后,零件大部分尺寸已加工完成。局部需要电火花清角,不再详述。

2 数控编程[1]

本文运用MasterCAM 9.0软件数控编程,MasterCAM是美国CNC software Inc公司开发的基于PC平台的CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、数控编程、刀具路径模拟等功能于一身,对系统运行环境要求较低,MasterCAM强项在数控编程尤其在加工二维产品时,能够直接读取AutoCAD零件图,也可自行绘制二维轮廓图,无需三维造型,简单易学,产生的NC程序简单高效[2]。

2.1 图形准备[3]

将1∶1比例的AutoCAD文件导入到MasterCAM中,每一个加工面放在一个图层上。

2.2 刀具设置

本文在加工中运用到ϕ16 mm、ϕ8 mm、ϕ6 mm、ϕ4 mm、ϕ3 mm、ϕ1.5 mm的平刀,ϕ1 mm的中心钻,以及ϕ1.8 mm,ϕ2.7 mm,ϕ3.75 mm、ϕ5.3 mm钻头,及M2、M3、M4右旋螺纹挤压丝锥。

2.3 刀具路径

本文以加工正面为例,说明刀具路径的生成。

2.3.1 挖槽加工[4]

在铣正面内腔凸台深度的时候,采用挖槽加工。运用ϕ8mm平刀,采用一般挖槽方式,分层铣深。X、Y、Z方向不留预留量。为了减少走刀,作辅助线以限定走刀范围。

2.3.2 外形铣加工

铣密封槽时,利用外形铣削方式。采用ϕ1.5mm平刀,沿密封槽内外外形线走刀,分层铣深,注意吃刀量和进给速度,为了防止刀具折断,每次吃刀0.1 mm,转速为1 000 r/min,进给为50 mm/min。周围凸耳的铣削同样采用外形铣削方式,采用ϕ8平刀,分层铣深。铣完后,再用ϕ6平刀清角凸耳外形至R3。

2.3.3 孔加工路径

(1)点孔采用ϕ1 mm的中心钻,运用G81方式钻定位用孔,孔深1 mm。

(2)钻螺纹底孔采用G83指令,分别用ϕ2.7,ϕ3.75钻头钻M3,M4螺纹底孔。对M4螺纹孔,底孔应钻10 mm深,M3底孔应钻至比凸耳高度深1～2 mm,也就是钻至-9 mm。

(3)攻丝采用M3、M4右旋螺纹挤压丝锥攻螺纹,注意转速、进给速度、下刀速度等参数,以防丝锥断裂,导致零件报废。

2.4 模拟加工

MasterCAM具有实体模拟功能,可以检查刀具是否有碰撞、干涉等。

2.5 小结

本零件六个面都为加工面,上下平面形状基本一致,只是多了两个(26×6)mm,(25×6)mm的大凸耳而已。左右侧面、前后侧面均对称,因此数控编程时用到了挖槽铣、外形铣、点孔、钻孔、攻丝等功能。局部清角时为了减少走刀路径,应适当做辅助线。铣左右侧面的时候,要考虑到上下面凸耳的圆角,编程时应考虑余量,防止将凸耳圆角铣掉。同时,调面装夹加工时,一定要注意对刀原点。

总之,本零件的数控编程工作量较大,但并不是特别复杂,关键在于细心,考虑周到。对图形要多检查几遍,以防出错。

3 结束语

薄壁类零件难点在于控制加工过程中的变形,通过以上工艺安排,零件加工出来满足要求。运用MasterCAM进行二维数控编程,简单,易学。本文通过典型壳体类零件的加工,详细介绍了工艺方法和编程过程,对这种薄壁类零件的生产具有一定借鉴作用。

摘要：壳体类零件广泛应用于电子行业中,具有外形复杂、薄壁、形位公差要求严等特点,实际生产过程中,具有一定加工难度。以一个典型壳体零件为例,详述了其工艺方法及MasterCAM软件数控编程方法,对实际生产过程具有一定参考意义。

关键词：壳体,薄壁,工艺方法,MasterCAM

参考文献

[1]王维.数控加工工艺及编程[M].北京:机械工业出版社,2001.

[2]张灶法,陆斐,尚洪光.MasterCAM X实用教程[M].北京:清华大学出版社,2009.

[3]吴长德.MasterCAM9.0系统学习与实训[M].北京:机械工业出版社,2003.

篇9：典型毛坯类零件工艺方法的研究

发动机上毛坯零件的种类很多, 根据发动机内部结构的需要, 毛坯零件的形状各异, 对发动机性能起到调节和控制作用, 其零件自身的强度、韧性及耐磨性直接影响发动机的性能及寿命。现以某毛坯零件为例, 介绍零件的工艺编制思路及如何解决实际加工中的问题。该零件特点是, 结构复杂, 零件尺寸精度高, 加工工艺性能差。

1 典型毛坯类零件设计图的要求

典型毛坯类零件设计要求见图1。

2 零件的技术要求

2.1 尺寸和公差

尺寸和公差见 (图1) 设计图尺寸要求, 一般尺寸公差要求按ST2305。零件的两轴端尺寸φ4.8 mm, 公差0.012, 有效长度为3.6 m m是该零件的重点尺寸, 粗糙度为Ra0.4。

2.2 形位公差

设计图中规定两耳轴同轴度为φ0.01 mm。

2.3 热处理要求

零件材料为ZG1Cr17Ni3, 热处理要求, 除螺纹ZST10-32UNF外, 其余表面渗氮处理, 渗层深度0.03~0.10 m m, 表面硬度≥850HV, 心部硬度26~35HRC。

3 加工工艺过程

3.1 典型工艺路线的研究

3.1.1 工艺路线 (典型铸钢零件)

定制毛坯→去合模线并标记→划线→按线加工基准面→粗加工其他外形→稳定处理→修研基准面→半精加工其他外形→去毛刺→清洗→检验→镀铜→热处理 (渗氮、渗碳淬火) →除铜→修整基准面→精加工→去毛刺→无损检测→清洗→检验→清洗→油封入库。

3.1.2 零件特点

(1) 毛坯异形件, 零件的形状复杂。

(2) 加工定位刚性差、零件精度高。

(3) 定位装夹面的选取。

4) 保证化学热处理的要求。

3.2 工艺规程编制标准

3.2.1 毛坯形状的确定

(1) 考虑零件如何装夹。对于毛坯件, 首次装夹基准的选择是加工质量保证的先期条件。通常根据零件的形状来确定, 常用的有, (1) 采用两工艺孔和一平面法。 (2) 工艺加长法。 (3) 自身基准法。此3种方法的选用根据零件具体的特点和精度来界定。本例中零件定位采用工艺加长法, 代替工装的装夹减少零件在试制阶段的工装制造成本。如 (图2) 箭示B所指示。对于批产零件, 可采用自身基准法采用多套专用工装, 利用零件两端的外圆定位进行定位加工, 满足零件各型面的加工。

(2) 毛坯基准选择。依据设计图的技术要求将 (图2) A、B两外圆设为零件的粗基准, 以两顶尖孔作为精基准。考虑零件装夹后, 对于毛坯零件考虑如何定角向, 保证零件多次装夹后基准统一, 使零件各个部位对基准平面的相对基准统一。如图2所示蓝色区域为毛坯的定位基准。

(3) 确定毛坯的余量。根据设计图纸中尺寸粗糙度来确定零件的加工部位, 在毛坯图纸中保证加工零件有足够的加工余量, 在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量, 保证加工后加工表面与非加工表面的尺寸公差满足设计图纸的要求。

(4) 确定毛坯的来料状态。根据设计图纸热处理的要求, 如图1所示, 该零件要求渗氮, 根据渗氮工艺的安排, 氮化时温度不能改变心部硬度的大小, 故要求毛坯状态硬度需提前达到设计图纸的心部硬度26~35HRC的要求, 否则来料后还需补充热处理的要求, 造成制造成本的增加。

3.2.2 划线

划线的目的是了解各加工面毛坯余量分配情况、毛坯有无变形情况, 根据毛坯实际情况对加工方案进行调整: (1) 余量不均, 可通过划线借量。 (2) 变形可适当校正, 通常增加稳定处理及无损检验。

如图2所示用专用的V型铁, 装夹毛坯红色加长区域, 找平图2中AB轴向区域等高, 用如图2所示深色区域毛坯基准做角向, 尺寸 (1) ~ (9) 为划线时应当注意的重点尺寸, 保证该尺寸划线后目视相对于毛坯不偏。

3.2.3 粗加工定位基准

根据上序的划线结果, 修正毛坯加工定位基准, 保证后序加工能正常进行。确保每一加工要素都能正常加工, 满足设计要求。同时给后序半精加工创造一个找正基准。本事例中装夹φ4.8 mm外圆, 在外圆的两端做A1中心孔, 采用对顶加工的方式并修正φ4.8 mm外圆, 为后序加工其他加工表面提供一加工定位基准。

3.2.4 粗加工其他加工表面

对于合金结构渗碳钢渗碳前, 将非渗碳面表面加工掉是为后序渗碳表面做准备, 同时去除大量的加工余量, 充分的释放出粗加工时产生的机加应力, 为后序渗碳淬火精加工减少变形做准备。

氮化钢的粗加工目的同上述一样, 为氮化过程中零件不发生变形而准备, 在零件稳定前将零件的加工量去除90%后进行稳定处理, 充分释放出零件的机加应力, 让其充分变形。防止机加内应力过大, 零件在氮化过程中产生变形。

3.2.5 稳定处理

为减少渗氮变形, 对于细长件、薄壁件、复杂件, 在渗氮前的加工过程中, 应进行一次或多次去应力处理。去应力处理温度应低于调质的回火温度, 保证零件在调质过程中心部硬度不改变。略高于渗氮温度20~30℃, 大约600℃左右, 保证渗氮后零件不再发生变形。

3.2.6 半精加工

稳定处理后零件的机加应力, 在热处理过程中充分的释放出来, 通过半精加工修正零件的变形, 保证氮化后的尺寸要求。

3.2.7 去毛刺

渗氮层的脆性高, 在后序加工中如处理或加工不当, 零件的尖边、尖角处容易发生崩边、掉块现象, 严重的情况零件可能导致报废, 因此渗氮前的去毛刺工序显得尤为重要, 通常在满足设计图纸的情况下尽可能的加工大一点, 并要求圆滑过渡, 从而能有效避免零件发生崩边、掉块的现象。如本事例中φ4.8 mm外圆的左右两端面R处在研制批中曾忽视其大小, 导致氮化后出现过“崩边”的现象, 导致零件批超差。

3.2.8 检验

确保热处理前的加工状态, 检测工艺间的尺寸要求。防止零件在热处理过程中出现异常, 对可能出现的异常情况提供依据。

3.2.9 表面处理

表面处理是非渗部位的局部防护方法的一种, 通常有以下3种。 (1) 加工余量法 (预留两倍渗层深度, 渗氮后磨削去除。 (2) 电镀法 (镀锡0.005~0.015 mm, 镀铜0.04~0.07 m m。 (3) 涂料法。本实例中采用的是加工余量法, 渗氮后用机加的方法去除螺纹处的氮化层, 保证零件螺纹处最后无渗氮层。值得注意的是, 零件攻丝后孔口毛刺在处理过程中要注意掉块的现象。如采用离子氮化的方法, 此表面处理工序可以省略, 可通过工装保护的方法, 保护非渗氮面。

3.2.1 0 渗氮

渗氮工艺的分类有气体渗氮、离子渗氮两种情况。本实例零件由于结构的影响不具备离子渗氮的条件, 故采用整体气体渗氮后采用余量去除法加工非渗碳面。

3.2.1 1 修正基准

由于氮的渗入引起零件的体积涨大, 对于零件精度高的外圆公差在0.01 mm以内, 通常氮化后无法满足要求, 故需再次装夹加工, 精加工前零件的基准加工直接影响零件的精加工表面。本实例中通过修研中心孔保证零件热处理前后的基准统一。

3.2.1 2 修正氮化表面的尺寸精度

渗氮是零件在一定温度下使活性氮原子渗入零件表面的化学热处理工艺。一般在500~560℃。

零件表面会涨出渗层深度的0.03~0.05 mm对于精度较高的零件通常要安排研磨或外圆磨削等精加工, 消除零件表面的涨出量以满足设计最终的要求。本实例中通过对顶的方式用外圆磨床来修正2-φ4.8 mm尺寸精度并保证其形位公差。

4 结论

通过对典型杠杆毛坯零件结构分析, 针对存在的4个特点, 提出了相应的解决措施, 阐述了毛坯类杠杆零件在工艺编制中的控制要点: (1) 毛坯图样的协调。 (2) 划线、找正, 确定零件的定位基准。 (3) 零件装夹、定位方式注意事项等。 (4) 冷、热工艺协调安排。