典型盤類零件加工工藝分析

賀林

摘 要：本文對典型盤類零件---由多個端面、深孔、薄壁、曲面、外輪廓組合而成的較復雜的盤形零件進行了詳細的加工工藝分析，包括圖紙分析、確定加工工藝、選用機床型號、選用毛坯大小、確定走刀路線與加工順序及主要部分程序編制等。

關鍵詞：盤類零件；圖紙分析；加工工藝；程序；MASTERCAM

1 盤類零件概述

盤類零件是由多個端面、深孔、螺紋孔、曲面、溝槽、外輪廓組合而成的較復雜的盤形零件。其特點是零件基本形狀呈盤形塊狀，零件表面匯集了多種典型表面。加工時，裝夾次數一般較少，但所用刀具一般較多，編制程序較繁瑣。加工前需要做好充分的準備，包括圖紙分析、確定加工工藝、選用機床型號、選用毛坯大小、確定走刀路線與加工順序等，其前期的準備工作比較復雜。

2 零件結構工藝分析

盤類零件加工工藝性分析是編程前的重要工藝準備工作之一，根據實際加工，利用數控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且適合加工具有復雜輪廓、端面的零件等特點。下面結合圖（1）進行分析：

1、零件的加工特點是由平面加工、孔加工、腔槽加工、輪廓加工、型面加工。

零件圖（如圖1）分析。

（1）4個異型輪廓的尺寸公差16mm。

（2）未標尺寸公差均為±0.10mm。主要加工部件上部，平面加工中要保證尺寸40mm，孔加工中有φ36mm和4-φ16mm孔，φ36mm孔是零件的基準孔，4-φ16mm孔對基準孔φ36mm對稱0.02mm，孔間距為（142±0.02）mm，孔的尺寸精度都是比較高的，梅花形外輪廓φ120 mm壁厚2mm，尺寸40mm對基準對稱0.02mm，四方異形搭子除要保證外輪廓尺寸外，還要保證2-164mm尺。

2、工藝方案編制

擬訂工藝路線時首先要確定各個表面的加工方法和加工方案。表面加工方法的和方案的選擇，應同時滿足加工質量、生產率和經濟性等方面的要求。其次是機械加工工序的安排，安排原則是先加工基準面，劃分加工階段，次要表面穿插在各階段間進行加工、先粗后精。再次在加工中除了要靈活運用數控系統中的旋轉功能外，還要用半徑補嘗功能來保證2-（141.42±0.02）mm，2-（164）mm以及2-（40）mm等尺寸。

根據以上原則對零件1的工藝路線可采用以下方案：

（1）用φ32 mm銑刀粗銑，切深不得超過5mm，薄壁內可粗銑10mm深，注意各凸臺之間及各凸臺與薄壁之間由于空間的原因只能用φ20mm的立銑刀加工，所以在各凸臺銑 至相應的深度時，換用φ20mm的立銑刀繼續粗加工去量，然后用該刀精加工所有面，精加工四周凸臺的輪廓部分及薄壁的內外面。在這里除了要合理選擇在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能靈活運用數控系統中的旋轉功能。

（2）首先用φ8mm球頭銑刀對所有孔點窩。

（3）用φ11的轉頭鉆周邊4-φ11mm孔，鉆中心φ12mm孔至φ11mm。

（4）用φ20mm的立銑刀擴銑中心φ36mm孔至φ20mm，再用φ32mm的立銑刀擴銑至φ32mm.然后再用φ20mm的立銑刀圓弧插補周銑至φ35.8mm。

（5）用φ12mm的涂層整體合金立銑刀精銑薄壁的內外面，對于該工件的閉合薄壁為了克服加工過成中讓刀現象，所以先精銑其外面，然后用該刀精銑四周凸臺的輪廓部分；擴中心孔φ12mm孔至尺寸要求；擴銑周邊4-16mm深20mm

孔至φ15.95mm。

（6）用φ25mm單刃粗鏜刀，精鏜中心φ（36）mm孔至尺寸。

（7）用φ8mm球頭銑刀加工加工中心的球面。

（8）用φ16H7mm的鉸刀周邊4-φ16mm深20mm孔至尺寸要求。

3 零件加工

1、毛坯選擇

該加工材料45鋼，調質硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm*40mm。

2、機床選擇

VMC0650h型立式高速加工中心采用高剛性點主軸結構，功率大，轉速高；三軸采用大導程精密滾珠絲杠，可實現高速傳動；三坐標均采用精密直線導軌副，動靜摩擦系數低，動態特性高，可滿足高精度模具加工；

3、夾具及基準的選擇

毛坯形狀比較規則，所以用平口鉗裝夾。機械加工中基準的選擇，工件的找正和定位對于工件最終加工質量影響很大。毛坯最好選擇規范，加工部位對外形沒有尺寸和形位公差要求，較為簡單。由于是平口鉗夾緊，在粗加工外形時，工件容易產生微量移動，為了保證銷孔和型面間位置精度，首先進行型面粗精加工，最后精加工銷孔。如果不采用這種做法，型面精度可能保證，但銷孔配合可能不好，原因是銷孔相對于型面位置精度有誤差。零件加工過程中，各工序定位基準的選擇，首先應根據工件定位時要限制的自由度個數來確定定位基面的個數，然后根據基準選擇的規律正確地選擇每個定位基面。粗基準應保證各加工表面都有足夠的加工余量。精基準的選擇應該便于工件的安裝和加工，最好選擇加工表面的設計基準為定位基準，即“基準重合”原則，另外盡可能在多數工序中采用此同一組精基準定位，這就是“基準統一”原則。

4、刀具的選擇

選擇合適的刀具和加工參數，對于金屬切屑加工，能取到事半功倍的效果。該加工材料45鋼，調質硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm，平口鉗夾緊，刀柄夾緊形式有側固，彈簧夾頭夾柄，分為強力和普通ER刀柄 ，φ32機夾立銑刀切屑參數推薦如下：端銑刀V=150～200/min，單齒輪進給量0.1～0.15mm/r。φ20機夾端銑刀V=150～200m/min單齒進給量0.10mm/r。，φ12整體合金立銑刀為精加工用刀具，盡量不要用于粗加工。

5、編寫零件加工程序（省略）

4 誤差分析

（1）在數控加工的整個過程中，經常會產生以下幾種誤差：

（2）近似計算誤差：主要產生在加工列表曲線 曲面輪廓時 采用近似計算法所發生的逼近誤差。

插補誤差：這是由于用直線段或圓弧段逼近零件輪廓曲線所產生的誤差。減少插補誤差的方法是密化插補點，但這會增加程序數目，增加計算和編程的工作量。

（3）尺寸圓整誤差：這是將計算尺寸換算成機床的脈沖當量時由于圓整化所產生的誤差。數控機床能反映出的最小位移量是一個脈沖當量，小于一個脈沖當量的數據只能四舍五入，于是就產生了誤差。

5 結束語

通過對盤類零件的工藝分析，合理制定了其加工的工藝過程，選擇了合理的加工刀具及切削參數，合理的編制了盤類零件的數控程序，即提高了產品的加工質量和效率，又降低了工人的勞動強度。

參考文獻

[1]鄭紅主編 數控加工編程與操作[M] 北京：北京大學出版社

[2]李超主編 數控加工實例[M] 遼寧：遼寧科學技術出版社