板类配合件的数控加工工艺设计

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1、摘 要31. 零件加工工艺的分析41.1零件结构的分析41.2毛坯、加工余量分析 51.3精度分析61.4定位基准分析 62. 板料S己合件的加工吃过程设计72.1机床选择72.2夹具和装夹方案的选择82.3工序方案的确定82.4板料凸件加工工步顺序的安排92.5板料凹件加工工步顺序的安排102.6刀具的选择方案112.7铣削用量的确定112.8冷却液的选择142.9凸件凹件的铣削下刀方式152.10编写工艺文件193配合零件质量检验及分析41结 论42致谢43参考文献44附录45随着数控技术的发展，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的 变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术

2、的不断发展和应用领域的 扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。数控技术是技术性极强的工作，尤其在模具领域应用最为广泛，所以这要 求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文 主要通过铣削加工薄壁配合件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业基础知 识，全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工 中的因素，设计其加工工艺和 编辑程序，完成配合要求。关键词：铣削、钻削、绞削、数控加工1.零件加工工艺的分析1. 1零件结构的分析如1-1、1-2图所示轮廓加工、板件凸、凹件加工及钻孔等。这是个需要配合的典 型薄壁零件,形状比较简单，但工序复杂,表面质量和精度要求

3、高,所以从精度要求上考虑, 定位和工序安排比较关键。为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚质量（主要是指形状和 尺寸），分析采用两次定位（一次粗加工定位，一次精加工定位）装夹加工完成 按照先主 后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次划分工序加工。凸件1-1 -% Q7y*mt：L 未注0. Inn;h未注附曲150凹件1-212毛坯、加工余量分析(1)毛坯分析根据零件的设计作用和应用领域、材料、分析零件性能以及学校现有的设 备要求确定零件的材料，板料钢件为未经淬硬处理的45钢。材料名称：优质碳素钢，GB699-88。退火钢抗拉强度:$600(MPa)；屈服强度：$355(

4、MPa)；延 长 率：$16%断面收缩率：$40%；布氏硬度：W197 (HB)；特性及应用：未热处理时：HBW229,热处理：正火。强度较高，塑性和韧性尚好，最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截 面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零 件。根据情况尽量使各个表面上的余量均匀。由于零件凹模1-1、凹模1-2图样 尺寸为150mmX 120mmX25mm，所以选择毛坯尺寸为160mmX 130mmX30mm的毛料。(2)加工余量的分析根据精度要求，该图的尺寸精度要求较高，即需要有余量的计算，正确规定加工余量 的数值，是完成加工要求的重要壬务

5、之一。一般加工余量的大小决定于下列因素： 表面粗糙度(Ra)； 材料表面缺陷层深度(Ta)； 空间偏差； 表面几何形犬误差 装夹误差(Zj)； 实际的加工要求和材料性能。在具体确定工序的加工余量时，应根据下列条件选择大小： 对最后的加工工序，加工余量应达到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求； 考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形； 考虑零件热处理时引起的变形； 考虑被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、内应力弓起的变形也会增加，因此要 求加工余量也相应地大一些。1.3精度分析该零件的尺寸公差都比较高，在0.020.03mm之间，且凸件薄壁厚度为 0.96mm，区域面积较大，表面粗糙

6、度也比较高，达到了 Ra1.6um,比较难加工， 加工时极易产生变形，处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要 求，所以必须合理的确定加工余量。1.4定位基准分析定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。该零件首先以一个毛坯件的 一个平面(B面)加工出粗基准定位面(A面)和四个侧面。再次装夹，以粗基 准定位面和侧面定位，进行加工内容。加工完这一步工序内容后，再次装夹精加 工基准面，并达到规定的要求和质量。两个零件的加工方式相似，其定位方案和 装夹方案同上所述。2.板料配合件的加工工艺过程设计2.1机床选择选用加工中心加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对 于工

7、序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候可以减少很多辅助时间，很方 便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成为关 键，而合理运用编程技巧，编制咼效率的加工程序，对提咼机床效率往往具有意 想不到的效果。工作台面尺寸（长X宽）405X1307 (mm)主轴锥孑1/刀柄形式24ISO40 / BT40(MAS403工作台最大纵向行程650mm主配控制系统FANUC 0iMate-MC工作台最大横向行程450mm换刀时间（s）6.5s主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围60 000( r/min)工作台T型槽（槽数-宽度X间距）5-16X60mm快速移速度10000 (mm/

8、mii)主电动机功率5.5/7.5(kw)进给速度5 00 (mm/mii)脉冲当量（mm/脉冲）0.001工作台最大承载（kg）700kg机床外形尺寸（长X宽X高）（mm）2540mnX2520mnX2710mm机床重量（kg）4000kg2.2夹具和装夹方案的选择（1）夹具的选择机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检 测的装置称为夹具，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅 速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、 装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定 的尺寸、几何形状以及与其他表面的

9、相互位置精度等技术要求，加工前必须将 工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀 引导元件（确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在 一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、 连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为： 万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通 用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已 系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。 专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造， 服

10、务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、 铣床夹具、钻模（引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具）、镗模（引导镗刀 杆在工件上镗孔用的机床夹具）和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹 具）。 可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、 规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单 件、小批生产以及临时任务。（2）装夹方案的选择在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准定位的夹紧方 式，并选择合适的夹具。在选用夹具时，在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选 用普通夹具，在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的

11、夹具应满足安 装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根据零件的形状考虑选 择平口钳。此时，主要考虑以下几点： 夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开； 必须保证最小的夹紧变形； 装卸方便，辅助时间应尽量短； 对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件 进行加工，以提高加工效率； 夹具结构应力求简单； 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。该零件形状规则，四个侧面较光整，加工面与加工面之间的位置精度要求不 高。所以以底面和两个侧面作为定位，用虎钳从工件侧面夹紧。使用注意事项： 夹紧工件时要松紧适当，用手板紧手柄，不得借助其他工具加力。 强力

12、作业时，应尽量使力朝向固定钳身。 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业。 对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈平口虎钳夹具参数产品名称型号钳口宽度(mm)钳口咼度(mm)钳口最大张 开度(mm)定位键宽 度(mm)夕卜形尺寸长X宽X 高(mm)平口虎钳Q121601605016018500X300X2002.3工序方案的确定根据零件图样和技术要求，制定一套加工用时少，经济成本花费少，又能保 证加工质量的工艺方案。下面分析这套工艺方案。通常毛料未经任何处理时，外表有一层硬皮，硬度很高，很容易磨损刀具， 在选择走刀方式时加以考虑选择逆铣，还要去毛刺，装夹前应进行钳工去毛刺处 理，再以面作

13、为粗基准加工精基准定位面。凸件：铣削底面面和侧面夹紧毛坯f粗铣上平面f精铣上平面f粗铣内轮廓(挖槽)f粗铣槽内凸台 f手动去除槽内多余残料一粗铣槽内圆弧槽f粗铣外轮廓f粗铣凸台f手动去 除多余残料f精铣槽内凸台f精铣槽内圆弧槽f半精铣内轮廓f半精铣外轮廓 f精铣凸台f精铣槽面f精铣内轮廓f精铣外轮廓f钻孔f绞孔f再次装夹精 铣粗基准面。凹件：夹紧毛坯f粗铣上平面f精铣上平面f粗铣内轮廓(挖槽)f手动去除槽内 多余残料f粗铣定位槽f精铣槽底面f精铣内轮廓和倒圆角f精铣定位槽f钻 孔f绞孔f再次装夹精铣粗基准面。方案的加工顺序是先里后外，先粗后精，先面后孔的方法划分加工步骤， 由于轮廓薄壁太薄，对

14、其划分工序考虑要全面，先对受力大的部位先加工，对剩 余部粗铣后就开始精加工。由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把刀，所以 选择加工方案要综合考虑。2.4板料凸件加工工步顺序的安排(1) 上表面加工因下表面的精度要求不高，所以以底面作为基准，粗、精加工上平面，以 底面作为基准先粗铣外轮廓尺寸精度可达IT7级一IT8级，表面粗糙度可达 12.5卩m50m m。再精铣外轮廓，精度可达IT7级一IT8级，表面粗糙度可达 0.83.2m。因此采用粗、精铣顺序。(2) 槽轮廓、槽内岛屿和圆弧槽的加工 根据槽轮廓尺寸要求、圆弧曲率及其加工精度要求可知：轮廓精度要求 很高，公差要求为0.03mm,表面粗糙度

15、1.6um,壁厚0.96,依其深度分层粗加工， 留有合适的加工余量，所以要采用粗加工一半精加工一精加工方案来加工完成， 以满足加工要求。 槽内岛屿加工只对表面质量有较高要求，在粗加工时留0.3mm的余量， 采用同一把刀粗加工，依其深度分层粗加工，采用同一把刀精加工，减少换刀时 间和增加刀具误差。米用粗加工一精加工方案来加工完成，以满足加工要求。在 倒圆角上，还要用到球形刀具，考虑行距的大小。 圆弧槽的加工没做什么要求，只对其深度尺寸限有公差，要求不高，但 还是要进行粗、精铣削加工，刀具尺寸最大有所限制，所以选择中10的立铣刀， 同前面加工可以选同一把中10粗加工刀具、另一把中10精加工刀具。(3) 外轮廓、凸台的加工 外轮廓的加工要求比内轮廓要求高，采用同样的方法加工，同一规格中 10的立铣刀，粗加工一