模块六模块六 典型零件加工中心加工工艺分析典型零件加工中心加工工艺分析项目一项目一 “壳体壳体”零件加工工艺的编零件加工工艺的编制制【工作任务】【工作任务】本项目完成如图6-1所示“壳体”零件的加工中心加工工艺的分析与编制材料为HT300图6-1 “壳体”零件图【能力目标】【能力目标】 1.会选择数控加工中等以上复杂程度异形类零件孔系、平面的数控加工刀具；2.会选择数控加工中等以上复杂程度异形类零件的夹具，并确定装夹方案；3.会按照中等以上复杂程度异形类零件的数控加工工艺选择合适的切削用量与机床；4.会编制中等以上复杂程度异形类零件的数控加工工艺文件 一、加工方法的选择加工方法的选择加工中心加工的零件表面主要是平面、平面轮廓、曲面、孔和螺纹等这些表面的加工方法要与其表面特征、精度及表面粗糙度要求相适应一）平面、平面轮廓及曲面的加工方法（一）平面、平面轮廓及曲面的加工方法这类表面在镗铣类加工中心上唯一的加工方法是铣削粗铣即可使两平面间的尺寸精度达到ITllITl3，表面粗糙度 Ra值可达12.550m粗铣后再精铣，两平面间的尺寸精度可达IT8ITl0，表面粗糙度Ra值可达1.66.3m （二）孔加工方法（二）孔加工方法加工中心上孔的加工方法比较多，有钻削、扩削、铰削和镗削等，大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削，具体加工方案如下：（1）所有孔都应全部粗加工后，再进行精加工。
2）毛坯上已有铸出或锻出的孔(其直径通常在 30mm以上)，一般先在普通机床上进行荒加工，直径上留35的余量，然后再由加工中心按粗镗半精镗孔口倒角精镗的加工方案完成；有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后、精镗之前用圆弧插补方式铣削完成，也可用单刀镗刀镗削加工，但效率较低；孔径较大时可用键槽铣刀或立铣刀用圆弧插补方式通过粗铣、精铣加工完成3）直径小于 30 的孔，毛坯上一般无孔，这就需要在加工中心上完成其全部加工为提高孔的位置精度，在钻孔前必须锪(或铣)平孔口端面，并钻出中心孔作引导孔，即通常采用锪(或铣)平端面钻中心孔钻扩孔口倒角铰的加工方案；有同轴度要求的小孔，须采用锪(或铣)平端面钻中心孔钻半精镗孔口倒角精镗(或铰)的加工方案孔口倒角安排在半精加工后、精加工前进行，以防孔内产生毛刺二、加工阶段的划分二、加工阶段的划分在加工中心上加工，加工阶段的划分主要依据工件的精度要求确定，同时还需要考虑到生产批量、毛坯质量、加工中心的加工条件等因素1）若零件已经过粗加工，加工中心只完成最后的精加工，则不必划分加工阶段2）当零件的加工精度要求较高，在加工中心加工之前又没有进行过粗加工时，则应将粗、精加工分开进行，粗加工通常在普通机床上进行，在加工中心上只进行精加工。
这样不仅可以充分发挥机床的各种功能，降低加工成本，提高经济效益，而且还可以让零件在粗加工后有一段自然时效过程，消除粗加工产生的残余应力，恢复因切削力、夹紧力引起的弹性变形以及由切削热引起的热变形，必要时还可以安排人工时效，最后再通过精加工消除各种变形，保证零件的加工精度3）对零件的加工精度要求不高，而毛坯质量较高、加工余量不大、生产批量又很小的零件，则可在加工中心上利用加工中心的良好冷却系统，把粗、精加工合并进行，完成加工工序的全部内容，但粗、精加工应划分成两道工序分别完成 三、加工顺序的安排三、加工顺序的安排在加工中心上加工零件，一般都有多个工步，使用多把刀具，因此加工顺序安排得是否合理直接影响到加工精度、加工效率、刀具数量和经济效益1）在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行”、“先面后孔”、“先主后次”及“先粗后精”的一般工艺原则2）定位基准的选择直接影响到加工顺序的安排，作为定位基准的面应先加工好，以便为加工其它面提供一个可靠的定位基准因为本道工序选出定位基准后加工出的表面，又可能是下道工序的定位基准，所以待各加工工序的定位基准确定之后，即可从最终精加工工序向前逐级倒推出整个工序的大致顺序。
（3）确定加工中心的加工顺序时，还先要明确零件是否要进行加工前的预加工预加工常由普通机床完成若毛坯精度较高，定位也较可靠，或加工余量充分且均匀，则可不必进行预加工，而直接在加工中心上加工这时，要根据毛坯粗基准的精度考虑加工中心工序的划分，可以是一道工序或分成几道工序来完成4）加工中心加工零件时，最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点和数控铣削一样因此，即使图样要求的是非加工面，也必须在制作毛坯时在非加工面上增加适当的余量，以便在加工中心加工时，保证非加工面与加工面间的尺寸符合图样要求同样，若加工中心加工前的预加工面与加工中心所加工的面之间有尺寸要求，则也应在预加工时留一定的加工余量，最好在加工中心的一次装夹中完成包括预加工面在内的所有加工内容 【任务实施】【任务实施】（1）图样分析及选择加工内容）图样分析及选择加工内容 该零件的材料为灰口铸铁，其结构较复杂在数控机床加工前，可在普通机床上将 80mm的孔、底面和零件后侧面预加工完毕数控加工工序的加工内容为上端平面、环形槽和4个螺孔，全部加工表面都集中在一个面上零件图形上各加工部位的尺寸标注完整无误，所铣削环形槽的轮廓比较简单(仅直线和弧相切)，尺寸精度（IT12)和表 面粗糙度(Ra6.3m)要求也不高。
2）机床的选择）机床的选择 由于全部加工表面都集中在一个面上，只需单工位加工即可完成，故选择立式加工中心，工件一次装夹后可自动完成铣、钻及攻螺纹等工步的加工3）拟定加工工艺拟定加工工艺 1）选择加工方法上表面、环形槽用铣削方法加工，因其尺寸精度和表面粗糙度要求不高，故可一次铣削完成；4M10螺纹采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔钻底孔倒角攻螺纹的方案加工2）确定加工顺序按照先面后孔、先简单后复杂的原则，先安排平面铣削，后安排孔和槽的加工具体加工工序安排如下：先铣削基准(上)平面，然后用中心钻加工4M10底孔的中心孔，并用钻头点环形槽窝；再钻4M10底孔，用18 mm钻头加工4M10的底孔倒角，攻丝4M10，最后铣削10mm槽壳体零件的机械加工工艺过程如表6-1所示3）确定装夹方案和选择夹具该工件可采用“一面、一销、一板”的方式定位装夹，即工件底面为第一定位基准，定位元件采用支撑面，限制工件、三个自由度； mm孔为第二定位基准，定位元件采用带螺纹的短圆柱销，限制工件、两个自由度；工件的后侧面为第三定位基准，定位元件采用移动定位板，限制工件一个自由度工件的装夹可通过压板从定位孔的上端面往下将工件压紧。
4）确定进给路线因需加工的上表面属较窄的环形表面(大部分宽度仅为35mm，最宽处为50mm左右)，故铣削上表面时和铣环形槽一样，均按环形槽走刀即可铣上端平面，钻螺孔的中心孔，钻环形槽起点窝、螺纹底孔、底孔倒角及攻丝和铣环形槽的工艺路线安排如图6-2所示图图6-2 壳体零件的工艺路线壳体零件的工艺路线（1）选择刀具）选择刀具刀具的规格主要根据加工尺寸选择，因上表面较窄，一次走刀即可加工完成，故选用不重磨硬质合金 80的端铣刀；环形槽的精度和表面粗糙度(Ra12.5m)要求不高，可选用 高速钢立铣刀直接铣削完成其余刀具规格如表6-2所示5）选择切削用量）选择切削用量根据零件加工精度和表面粗糙度的要求，并考虑刀具的强度、刚度以及加工效率等因素，在该零件的各道加工工序中，切削用量见工序卡如表6-3所示6）填写数控加工工序卡片）填写数控加工工序卡片 将各工步加工内容、所用刀具和切削用量填入表6-3壳体零件数控加工工序卡片能力拓展】【能力拓展】 1如图6-3所示，该支承套加工案例零件为卧式升降台铣床的支承套，零件材料为45号钢，小批生产零件毛坯为棒料110mm90mm，长度mm、外径 100f9及尺寸 mm在前面工序均已按图纸技术要求加工好。
因加工工序较多，若采用普通机床加工需多次装夹，加工精度难于保证，要求采用数控加工如何设计该支承套加工案例的数控加工工艺？ 图6-3 支撑套零件图 2编制如图6-4所示零件的数控加工工艺文件提示：如何装夹，是否需要增加工艺孔辅助）图6-4 样板零件图项目二项目二 “泵盖泵盖”零件的加工工艺的编制零件的加工工艺的编制【工作任务】【工作任务】本项目完成如图6-5所示“泵盖”零加工中心加工工艺的分析与编制材料为HT200铸铁，小批量试生产，毛坯尺寸为170mm110mm30mm图6-5 “泵盖”零件图【能力目标】【能力目标】 1会制定中等以上复杂程度箱盖类零件加工中心的综合加工工艺；2会编制中等以上复杂程度箱盖类零件加工中心的加工工艺文件一、孔系加工方法和加工余量确定孔系加工方法和加工余量确定孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗和攻丝等大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削加工孔的具体加工方案可按下述方法确定：（1）所有孔系一般先完成全部粗加工后，再进行精加工2）毛坯上已铸出或锻出的孔（其直径通常在 30mm以上），一般先在普通机床上进行荒加工，直径上留46mm的余量，再由加工中心按粗镗半精镗孔口倒角精镗的加工方案完成；有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后、精镗之前用圆弧插补方式铣削完成；孔径较大时可用键槽铣刀或立铣刀用圆弧插补方式通过粗铣精铣加工完成。
（3） 对于直径小于 30 mm的孔，毛坯上一般铸出或锻出无孔，需要在加工中心上完成其全部加工为提高孔的位置精度，在钻孔前必须锪平孔口端面，并钻中心孔，即通常采用锪平面钻中心孔钻扩孔口倒角铰的加工方案；有同轴度要求的小孔，须采用锪平面钻中心孔钻半精镗孔口倒角精镗（或铰）的加工方案孔口倒角安排在半精加工后、精加工前进行，以防孔内产生毛刺4）在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特别是在大小孔相距很近的情况下，更要采取这一措施5） 对于同轴孔系，若相距较近，用穿镗法加工；若跨距较大，应采用调头镗的方法加工，以缩短刀具的伸长，减小其长径比，提高加工质量 （6） 对于螺纹孔，要根据其孔径的大小选择不同的加工方式直径在M6M20 mm之间的螺纹孔，一般在加工中心上用攻螺纹的方法加工；直径在M6 mm以下的螺纹，则只在加工中心上加工出底孔，再通过其它手段攻螺纹；直径在M20 mm以上的螺纹，一般采用镗刀镗削或采用铣螺纹铣螺纹加工示例如图6-6所示 图6-6 铣螺纹加工范例2.加工余量确定加工余量确定确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量最小加工余量应保证能将具有各种缺陷和误差的金属层切去，从而提高加工表面的精度和表面质量。
在具体确定工序间的加工余量时，应根据下列条件选择大小：（1）对最后的工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求；（2）考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形；（3）考虑零件热处理时引起的变形；（4）考虑被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、内应力引起的变形也会增加，因此要求加工余量也相应地大一些1)加工质量要求较高的零件，采用加工中心加工时，应尽量将粗、精加工分两个阶段进行,以及时发现零件主要加工表面上毛坯存在的缺陷，及时采取措施，避免浪费更多的工时和费用2)若零件已经过粗加工，加工中心只完成最后的精加工，则不必划分加工阶段 (3)当零件的加工精度要求较高，在加工中心加工之前又没有进行过粗加工时，则应将粗、精加工分开进行，粗加工通常在普通机床上进行，在加工中心上只进行精加工4)对零件的加工精度要求不高，而毛坯质量较高、加工余量不大、生产批量又很小的零件，则可在加工中心上利用加工中心的良好冷却系统，把粗、精加工合并进行，完成加工工序的全部内容，但粗、精加工应划分成两道工序分别完成二、加工阶段的划分二、加工阶段的划分划分加工工序方法与模块四项目一相同但加工中心加工工序划分后还要细分加工工步，设计加工中心工步时，主要从精度和效率两方面考虑。
加工中心加工工步设计的主要原则如下：(1)加工表面按粗加工、半精加工、精加工次序完成，或全部加工表面按先粗，后半精、精加工。