板类配合件的数控加工工艺设计Word文档格式.docx

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致谢 43

参考文献..................................................44

附录 45

摘 要

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

1.11零件结构的分析

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

凹件1-2

1.22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（MPa）；

延长率:

≥16%断面收缩率:

≥40%；

布氏硬度:

≤197（HB）；

特性及应用:

未热处理时：

HB≤229，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150mm×

120mm×

25mm，所以选择毛坯尺寸为160mm×

130mm×

30mm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任务之一。

一般加工余量的大小决定于下列因素:

①表面粗糙度（Ra）；

②材料表面缺陷层深度（Ta）；

③空间偏差；

④表面几何形状误差；

⑤装夹误差（△Zj）；

⑥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：

①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；

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。

1.3精度分析

该零件的尺寸公差都比较高，在0.02—0.03mm之间，且凸件薄壁厚度为0.96mm，区域面积较大，表面粗糙度也比较高，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

工作台面尺寸

（长×

宽）

405×

1307（mm）

主轴锥孔/刀柄形式

24ISO40/BT40

（MAS403）

工作台最大纵向行程

650mm

主配控制系统

FANUC0iMate-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—6000（r/min）

工作台T型槽

（槽数-宽度×

间距）

5-16×

60mm

快速移动速度

10000（mm/min）

主电动机功率

5.5/7.5（kw）

进给速度

5—800（mm/min）

脉冲当量（mm/脉冲）

0.001

工作台最大承载（kg）

700kg

机床外形尺寸

宽×

高）（mm）

2540mm×

2520mm×

2710mm

机床重量（kg）

4000kg

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，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。

2.2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：

①万能通用夹具。

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。

②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）。

③可调夹具。

可以更换或调整元件的专用夹具。

④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：

① 夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开；

② 必须保证最小的夹紧变形；

③ 装卸方便，辅助时间应尽量短；

④ 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；

⑤ 夹具结构应力求简单；

⑥ 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：

① 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。

② 强力作业时，应尽量使力朝向固定钳身。

③ 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业。

④ 对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈

3-2平口虎钳

钳口宽度 钳口高度 钳口最大张 定位键宽 外形尺寸长×

宽

产品名称 型号

（mm） （mm） 开度（mm） 度（mm） ×

高（mm）

平口虎钳Q12160

160

50

18

500×

300×

200

平口虎钳夹具参数

2.3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→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓（挖槽）→粗铣槽内凸台

→手动去除槽内多余残料→粗铣槽内圆弧槽→粗铣外轮廓→粗铣凸台→手动去除多余残料→精铣槽内凸台→精铣槽内圆弧槽→半精铣内轮廓→半精铣外轮廓

→精铣凸台→精铣槽面→精铣内轮廓→精铣外轮廓→钻孔→绞孔→再次装夹精铣粗基准面。

凹件：

夹紧毛坯→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓（挖槽）→手动去除槽内多余残料→粗铣定位槽→精铣槽底面→精铣内轮廓和倒圆角→精铣定位槽→钻孔→绞孔→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—IT8级，表面粗糙度可达12.5μm—50μm。

再精铣外轮廓，精度可达IT7级—IT8级，表面粗糙度可达

0.8—3.2μm。

因此采用粗、精铣顺序。

（2）槽轮廓、槽内岛屿和圆弧槽的加工

① 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—半精加工—精加工方案来加工完成，以满足加工要求。

②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。

采用粗加工—精加工方案来加工完成，以满足加工要求。