淺談鑲座零件的數(shù)控加工工藝分析

鐘志剛

（北京市自動化工程學(xué)校，北京 100000）

1 思路

本課題是以鑲座零件這一數(shù)控技能大賽課題為載體，與中等職業(yè)學(xué)校的數(shù)控教學(xué)與實訓(xùn)緊密結(jié)合，進行教學(xué)化處理。通過對鑲座零件的工藝分析，能夠反映當(dāng)今數(shù)控加工的一些主要特征，與教學(xué)及企業(yè)生產(chǎn)實際需要相結(jié)合，注重學(xué)生基本技能與綜合能力的培養(yǎng)。提高學(xué)生對產(chǎn)品零件的加工特點的適應(yīng)能力，注重工藝性與工藝能力的培養(yǎng)。

2 加工工藝分析

2.1 零件圖分析

該毛坯為兩件，材料均為45#鋼，兩件毛坯均進行了預(yù)先加工。本體零件的毛坯外形為圓柱形，直徑Φ120mm，總長60mm，中間預(yù)加工10mm寬環(huán)槽，環(huán)槽一端保留圓形，另一端加工為100×100mm四方形，毛坯中間預(yù)加工Φ20H7中心孔。鑲座毛坯主體也為Φ120mm圓柱形，總長45mm，一端預(yù)加工為100×100mm四方形，另一端為60mm寬扁臺形狀，中間預(yù)加工Φ20H7中心孔。兩件毛坯兩端平面均磨削而成。各平面、中心孔之間標(biāo)注有平面度、同軸度、對稱度等形位公差要求。

2.2 實體圖分析

零件的配合剖視圖與透視圖見圖1所示，零件為結(jié)合平面要素與型面要素的立體化配合，具有異型化結(jié)構(gòu)特點。特型面加工可以采用宏程序等手工編程的方法完成，但明顯不如自動編程快捷，對加工效率影響較大。

另外，從實體圖可以看出，零件兩側(cè)的錐形弧面是自動編程重點，通過實體圖的分析可知零件加工難度較大。

圖1 配合剖視圖與透視圖

3 本體零件圖分析

本體零件如圖2所示，材料為45#鋼，整個零件為異型與方形組合結(jié)構(gòu)，零件上部30o對稱斜面，45o對稱斜面以及斜孔使零件結(jié)構(gòu)特點明顯，對稱凹錐面結(jié)構(gòu)是加工要點。下部的十字形結(jié)構(gòu)起到托舉效果，圓弧槽起到裝飾作用。

4 鑲座零件分析

鑲座零件如圖3所示，材料為45#鋼，零件結(jié)構(gòu)相對較小，配合尺寸為寬度mm的已加工尺寸，Φmm圓弧面也是配合尺寸，圓錐凸臺為亮點要素。

讀圖要點如下。

（1）兩側(cè)對稱圓錐凸臺是本零件的主要要素，需要理解圖紙的間隙標(biāo)注，正確造型，自動編程加工。

（2）本零件的主要基準(zhǔn)為圓錐凸臺底面，凹槽深度為加差，凸臺高度為減差，均為保證除主配合外其余配合為間隙配合，避免過定位。

4.1 夾具的選擇

（1）組合夾具，使用柔性角度夾具，可以進行多種定角度的加工，俯仰角度包括0o、30o、45o、90o等。零件與組合夾具可以通過壓板裝夾，壓板輔件，夾具上配有Φ20mm芯軸及定位銷、棱形銷等，可以進行工件定位與裝夾。

圖2 本體零件圖

圖3 鑲座零件圖

（2）標(biāo)準(zhǔn)平口虎鉗，用于裝夾工件。

4.2 刀具的選擇

（1）可轉(zhuǎn)位R面銑刀：SA00-50R4RP12-P22。

（2）可轉(zhuǎn)位R立銑刀：SB00-16R1RD08-B16。

（3）可轉(zhuǎn)位立銑刀：SB90-12R1AP10-B16。

（4）可轉(zhuǎn)位立銑刀：SB90-20R2AP10-B20。

（5）合金立銑刀：φ10。

（6）合金立銑刀：φ6。

（7）合金球頭立銑刀：φ8。

（8）麻花鉆：φ7.8。

（9）鉸刀：φ8H7鉸刀。

（10）中心鉆：A2.5中心鉆。

（11） 可 轉(zhuǎn) 位45度 立 銑 刀：SB45-12R1SD09-B20。

（12） 螺 紋 銑 刀：ST90-18R1T21-B20。

5 制定加工工藝

5.1 鑲座零件加工工藝分析

5.1.1 鑲座零件加工工藝過程

鑲座零件三維造型，主要加工內(nèi)容為上部圓錐凸臺、中間凸臺及圓弧、下部圓弧槽等。零件加工只需要2次裝夾，主要難點為圓錐凸臺加工。在本體與鑲蓋的加工次序上，先加工鑲蓋零件，有利于配合配裝。

5.1.2 鑲座零件加工過程

（1）零件底面朝上，利用側(cè)邊裝夾于平口虎鉗上，以中心孔與側(cè)邊找正，大平面為零點。

（2） 加 工 Φ46mm沉 臺， 深13mm。

（3）加工圓弧凹槽，保證槽寬8±0.03mm，深 6 mm。

（4）零件翻轉(zhuǎn)180°，采用平口虎鉗裝夾，以中心孔為基準(zhǔn)，以兩側(cè)上平面為零點，以側(cè)邊找正。

（5）加工兩平面，保證深度距基準(zhǔn)面9mm。

（6）加工平面，深度4mm，圓錐臺部位留有余量。

（7）加工圓孔擴孔，孔徑Φ30.5mm，該孔為內(nèi)六角螺釘?shù)陌惭b過孔。

（8）進行圓錐凸臺的粗加工，在本零件中，粗加工應(yīng)選用Φ16mm牛鼻子銑刀（也叫環(huán)形銑刀），加工效率高，材料去除量大，有利于保護主要刀具。

（9）進行圓錐凸臺的精加工，精加工選用Φ8mm整硬球頭銑刀。

（10）加工兩處圓角，可與錐面加工同時進行（自動編程時同時編程）。

（11）使用立銑刀對兩側(cè)圓柱凸臺進行清根加工，以保證裝配無干涉。

5.2 本體零件加工工藝分析

5.2.1 本體零件加工工藝過程

本體零件材料為45#鋼，該零件的主要加工要素為上面兩種角度斜面、斜孔、圓錐面、圓弧配合要素等，下部加工要素為成組銷孔、圓弧槽等，共涉及到6次裝夾，裝夾轉(zhuǎn)換較多。

柔性組合夾具的角度轉(zhuǎn)換功能主要在本零件加工時使用，需要進行0o、30o、45o共三種角度的轉(zhuǎn)換裝夾。該零件除底面要素外，其余部位均應(yīng)該在夾具上裝夾加工完成，需要利用芯軸與定位銷定位，壓板組件進行裝夾。

本零件中，多角度組合斜面是該零件的亮點，斜面與錐面的自然相貫形成較好的視覺效果，零件特征較為突出，工藝性較強，需要綜合保證。

5.2.2 鑲座零件加工過程

（1）平口虎鉗裝夾，找正中心孔，大平面為零點。加工外形4-R30圓弧面，保證2-90±0.10mm，深15 mm。

（2）加工R4圓弧槽，倒圓角R4。

（3）加工兩側(cè)12±0.05mm槽，加工圓弧Φ20 mm、深5mm。

（4） 加 工 4-Φ8H7銷 孔， 保 證 孔 間 距80±0.015mm，對稱度 0.03mm。

（5）將組合夾具調(diào)整為0o，將零件平放在夾具上，夾具上安裝定位芯軸與棱形銷，利用Φ20H7中心孔與銷孔進行一軸一銷定位，通過零件下部的圓弧槽使用壓板裝夾。加工兩側(cè)槽，寬度60mm、24±0.05mm，槽深度9mm，中心圓臺Φ38。斜面部分加工取直。

（6）加工保證高度4mm，螺紋底孔深17mm，倒角C2。

（7）銑削螺紋M30×2-6H，有效深度14mm，兩側(cè)邊倒角R2，用螺紋塞規(guī)檢測。

（8）加工凹陷平面，保證寬度72±0.10mm，圓角R3，深8mm。

（9）加工凹陷平面時，盡量采用Φ10mm立銑刀進行加工，采用Φ6mm立銑刀進行R3清根。

（10）松開夾具鎖緊螺絲，將夾具揚起30o，將夾具鎖緊。（11）加工30o斜面，寬度60mm，側(cè)面正確接刀。（12）加工圓錐面，保證錐面角度40o，保證型面與位置正確。

（13）夾具保持不動，松開零件，將零件旋轉(zhuǎn)180o，利用芯軸與定位銷重新定位，裝夾壓緊后檢查基準(zhǔn)正確性。加工30o斜面，寬度60mm，側(cè)面正確接刀。

（14）加工圓錐面，保證40o，保證型面與位置正確。

（15）松開夾具，可將夾具先平放，松開零件，將零件旋轉(zhuǎn)90o，利用芯軸與定位銷重新定位。將夾具揚起45o，鎖緊，測量零件加工基準(zhǔn)。加工45o斜面，保證斜面距離尺寸72mm。

（16）加工Φ8H7銷孔，深15mm。（17）加工沉臺Φ16mm，深3mm。

（18）松開零件，將零件旋轉(zhuǎn)90o，利用芯軸與定位銷重新定位，夾緊。加工45o斜面，保證斜面距離尺寸72mm。加工Φ8H7銷孔，深15mm。加工沉臺Φ16mm，深3mm。

5.3 總體加工與裝配流程

鑲座上面加工-鑲座下面加工-本體底面加工-本體30o斜面加工-本體45o斜面加工-本體上平面加工-完成裝配。

6 零件加工過程中問題分析

6.1 裝夾方式

實際加工中，若只用平口虎鉗裝夾，造成裝夾不合理或裝夾錯誤，導(dǎo)致部分要素?zé)o法加工或無法正確加工。

6.2 斜面加工

該套零件中斜面的正確加工方法為使用角度夾具加工，如均采用宏程序手工編程進行加工，所使用立銑刀通過宏程序加工的斜面呈臺階狀，可視性極差，無法滿足表面粗糙度要求，部分斜面無法清根，加工效率極低，甚至影響配合要求。

6.3 圓錐凸臺或圓錐凹面加工錯誤

前面已經(jīng)分析了圓錐面的標(biāo)注方法及要求，鑲座零件的圓錐凸臺與本體零件的圓錐面為同心錐面，間距1mm。在實際加工中，該部位加工出現(xiàn)的問題最多。如果能夠裝配完成，但錐面間隙遠(yuǎn)大于1mm；有的則加工完成，但錐面干涉無法裝配；有的加工角度錯誤；有的圓弧未清根造成裝配干涉。

7 結(jié)語

本文主要對鑲座零件的圖紙分析、加工工藝分析、加工工藝制定、典型問題分析等幾個方面內(nèi)容進行了論述。通過對鑲座零件的加工工藝分析，確定裝夾方案，合理選擇刀具和切削用量，確定加工順序和加工路線，保證鑲座零件的精度。在課題研究過程中，以鑲座零件為載體，在加工工藝方案分析時，注重與職業(yè)學(xué)校教學(xué)緊密結(jié)合，對相關(guān)內(nèi)容進行教學(xué)化處理。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，注重對學(xué)生數(shù)控基本技能與綜合能力的培養(yǎng)，通過運用現(xiàn)代化數(shù)控設(shè)備與科學(xué)的專業(yè)知識來達(dá)到企業(yè)產(chǎn)品的精度要求。

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