較復雜零件的數(shù)控加工

劉奭奭，陳彩珠

（惠州工程技術(shù)學校，廣東　惠州　516001）

較復雜零件的數(shù)控加工

劉奭奭，陳彩珠

（惠州工程技術(shù)學校，廣東惠州516001）

【摘要】通過對較復雜零件進行工藝性分析及夾具設(shè)計來探討較復雜零件的加工方式，通過相應(yīng)夾具設(shè)計有效地加工出零件，減少工件的裝夾和定位時間，提高加工效率和加工精度。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑床；夾具；加工；工藝分析

機械零件中的常用零件，通常起支撐和導向的作用。在使用性能上面要求有一定的塑性，有較高的耐磨性和抗疲勞強度，該零件的結(jié)構(gòu)較復雜，且有較高的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量的要求，從加工的角度來考慮單件小批生產(chǎn)方式與大批量生產(chǎn)的異同，單件小批生產(chǎn)方式，因為數(shù)量只有一個或很少，所以，加工方式只考慮單件加工所需采用的工藝和手段即可；而大批量生產(chǎn)時，加工方式就要考慮成批加工所需采用的工藝和手段，比如需要考慮采用或制作一些工裝胎具，以便適應(yīng)大批量生產(chǎn)時保證加工的效率。由于本產(chǎn)品要加工5000件，故要采用批量生產(chǎn)的方法，因此按若干工序設(shè)計夾具輔助加工。

1　零件圖描述

該零件圖描述的是一個連接件，主要作用是起到連接和緊固的作用，但由于該零件較復雜，曲面多，因此要設(shè)計相應(yīng)的夾具來進行加工。

圖1　為零件圖

圖2　為三維造型圖

2　零件的工藝分析

2.1結(jié)構(gòu)分析

該零件比較復雜，主視圖中外輪廓由幾個圓弧R組成，側(cè)面有6個￠5的孔，前面有兩個孔邊倒角的￠4孔和一個￠7孔，30×14的內(nèi)槽，后面有兩個孔邊倒角的￠4孔，零件的側(cè)壁的厚度為13.0mm，后壁的厚度為9.0mm，前面內(nèi)槽邊距也為9.0mm，零件的傾斜角度為37度，R51圓弧的切線的角度為100度。

零件左視圖由若干段圓弧構(gòu)成，傾斜角度為25度，厚度為6.3mm，局部放大圖反映的是零件的上部分的詳圖，給出了三個孔的定位尺寸和定形尺寸，且三個孔是垂直于曲面。此零件結(jié)構(gòu)細長，加工工藝性差，且曲面復雜，大批量加工，因此要設(shè)計相應(yīng)的夾具來輔助加工。

技術(shù)要求分析：該零件加工要求高，裝夾時要考慮定位的精度情況，同時還要考慮多次裝夾的定位精度的問題。

2.2加工工藝分析

該零件比較復雜，加工面多，需要加工中心來進行加工。但由于該零件不好裝夾，同時該零件孔比較多，可以考慮使用孔來進行定位和夾緊，因此需要設(shè)計一個工藝臺來加工出該零件的空間外形，再在加工其他部分時把工藝臺去除掉。

具體工藝：（1）裝夾毛坯，加工零件的空間外形；（2）反向裝夾，加工出零件的工藝臺（包括兩個定位孔和三個螺紋孔）；（3）以零件的工藝臺定位，加工該零件的孔及內(nèi)槽，另外加工一個固定內(nèi)槽；

（4）以孔和槽定位，加工零件的其他部分；（5）去毛刺。

圖3　零件加工工藝步驟

3　具體加工方案

3.1確定毛坯的形式

通過計算，毛坯尺寸采用180×40×80的鋁。此種材料的切削性能好，是一種易于切削加工的材料，具有重量輕、硬度強度較低，導熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)大等特點。

3.2刀具的選擇

與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)，選取刀具時，要使刀具與被加工表面尺寸和形狀相適應(yīng)，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀，銑削平面時，采用硬質(zhì)合金刀片銑刀，加工凹槽是選用鍵槽銑刀。

3.3切削用量的選擇

選擇切削用量參數(shù)時，要綜合考慮數(shù)控銑床的主要參數(shù)指標和切削用量手冊兩個方面的因素。銑削加工時其加工參數(shù)包括切削速度、進給速度和吃刀深度。

切削速度是銑刀切削刃最大直徑處的線速度，單位常用m/min表示，用Vc表示，Vc與主軸轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是Vc=，單位是m/min。

選擇切削速度一般都是根據(jù)切削用量手冊或刀具手冊提供的切削參數(shù)中Vc值，根據(jù)公式Vc=結(jié)合刀具直徑值來推算出主軸轉(zhuǎn)速：

n=1000·VC/π·D=318

例如選用Φ16的硬質(zhì)合金的銑刀，查表確定切削速度為200m/min-400m/min，則=318=318*200/16=3975取4000r/min（粗加工）=318=318*300/16=5692取6000r/min（精加工）

進給速度在銑床上指的是工件相對于原地旋轉(zhuǎn)的刀具沿進給方向移動的速度。銑削工藝學傳統(tǒng)理論規(guī)定其有三種示值單位。

例如采用Φ16的硬質(zhì)合金的銑刀，根據(jù)刀具最大吃刀量和加工工件材料給定的經(jīng)驗值，以及考慮刀具的使用壽命，可以考慮把粗加工吃刀量取1mm。

4　工藝設(shè)計及夾具設(shè)計

1）首先采用虎鉗裝夾毛坯，加工出零件的空間外形。

2）反向裝夾時，以已加工的曲面為定位面，修改臺虎鉗的固定鉗口和活動鉗口，使其能夠裝夾該零件，同時加工出該零件的工藝臺的定位孔和螺釘孔。

圖4　反向裝夾夾具及夾具裝夾工件

3）以工藝孔定位，用螺釘把工件固定在四軸加工中心的夾具上，加工該零件的孔、槽及工藝槽。

圖5　四軸加工中心夾具及四軸加工后的零件

4）以孔進行定位和夾緊，同時以工藝槽和內(nèi)槽進行夾緊，加工該零件的其他部分。

圖6　最后工序夾具及加工后零件

5　加工工藝安排表

工序號設(shè)備名稱工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1鋸床備料毛坯尺寸：180*40*802立加豎向精銑外形豎向精銑175.45*35.5（R50.8圓弧朝上），25度斜面，R36.75圓角，R22.02等幾個圓弧角到位，至44.806總寬度，172.771總長度，6.35寬度到位，精銑頂平面，總厚度至79.5，注意尖角出留平面，外形倒角去毛刺?；Q夾毛坯40.0寬度3立加精銑夾具孔位裝夾位處叫那個3個M6螺絲沉頭孔、兩個Φ8銷釘孔到位，并與夾具孔位實配。臺虎鉗夾精銑后拱形外形4立加+四軸精銑四側(cè)面精加工R50.8圓弧缺口，缺口大槽，6個螺紋通孔，4個Φ7.315沉臺孔，4個Φ3.81通孔，Φ6.6通孔，寬度13.995異形通槽到位，精銑四側(cè)面四軸成形夾具，3個M6螺絲鎖緊，2個銷釘孔定位5立加粗銑裝夾位粗銑裝夾位，斜面開粗到位采用2個螺紋底孔定位，壓拱形外形6立加+四軸外形倒角成形夾具，采用2個螺紋底孔定位，鎖螺絲壓拱形外形7手工鉗工去毛刺8終檢終檢入庫

總結(jié)，該零件比較復雜，要設(shè)計多種夾具輔助數(shù)控加工，最終取得了較好的加工效果，因此，只要正確的裝夾工件、選擇刀具，采用合適的加工方法，設(shè)計適當?shù)膴A具輔助加工，合理編程就能夠加工出所需要的零件。

【參考文獻】

［1］王增杰.華中系統(tǒng)數(shù)控銑工/加工中心操作工技能訓練［M］.人民郵電出版社，2010