某型号框架数控铣削工艺改进及工装设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 某型号框架数控铣削工艺改进及工 装设计 【摘 要】框架是公司某型号产品 的重要部件，是典型的多面加工箱框类 零件，适合在多轴联动加工中心进行加 工，该零件因采用铸铝合金为坯料，毛 坯余量较大，加工周期长，零件形位尺 寸公差要求高，加工难度大，给加工和 装夹提出了高要求，从零件的结构来分 析此框架以中心线为基准，八面，八孔 都要加工，且对称分布，存在“回转中 心”，这为设计回转工装加工此零件提 供了基本条件。某型号框架采用铸造铝 合金（ZL101）为坯料，原试制数控加 工工艺根据工序集中原则采用五轴联动 精密加工中心一次装夹完成大量的工作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 内容，加工成本高，零件变形严重，尺 寸精度不易保证，合格率不及半成，经 工艺改进后采用重新设计的工装在普通 立式三轴联动加工中心即可完成零件的 加工，加工成本大大降低，为公司节约 一大笔费用，加工质量比原试制工艺显 著提高，产品合格率可达 99%以上，证 明工艺改进和工装设计的可行。 中国论文网 /5/view-4165245.htm 【关键词】铸铝合金；零件变形； 工艺改进；工装设计；提高质量 一、加工任务零件简图 （一）零件的总体分析 1.零件材料分析 材料为 ZL101 其抗拉强度约为 200-210MPa，硬度约为 HB60，这种材 料具有一定的强度和高抗腐蚀能力，但 不易得到高光洁度，刀具易磨损。 2.零件图样分析 框架零件型腔内无任何加强筋和 支撑，刚性差，零件加工后极易造成 a，c，e，g 面上 86（+0.0120）位置 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 度及相关面形位尺寸超差，这是影响框 架后续装配的关键。 3.零件加工工艺分析 原加工工艺为五轴联动加工中心 一次装夹完成多面加工，受 ZL101 原材 料易变形特性所限，加工质量不稳定； 走刀参数不易确定，刀具磨损快引起粗 糙度达不到要求，零件形位尺寸超差。 4.工艺改进前的零件加工工艺过 程卡 工艺改进前的零件加工工艺过程 卡见表 1。 表 1 原工艺过程卡 二、解决方法和途径 由于原方案存在不足，原工艺 4 工序精铣后零件变形严重、零件表面光 洁度达不到要求，a ，c ， e，g 面上 86（+0.0120）位置度及相关面形位 尺寸超差，这是影响框架后续装配的关 键尺寸，不能满足加工质量要求，现提 出以下改进方法。 1.采用高性能硬质合金牌号刀具 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 针对 ZL101 材料易磨损刀尖特性， 因此选用耐磨，高硬硬质合金牌号铣刀 提高刀具耐用度，提高零件表面加工质 量和粗糙度。 2.切屑参数的选择 由于 ZL101 对刀具耐磨性要求较 高，选用高性能硬质合金牌号刀具对其 加工，还要考虑其易变形特性，半精加 工时改变常规走刀方式，改为深度方向 分层高速走刀方式铣削，提高生产效率， 另外对零件装夹力度，工装辅具的使用 要合理，才能保证该框架加工内容符合 图纸要求。 3.改进工艺采用立式数控铣床完 成半精加工 在铣削该框架零件时，增加一道 半精加工工序，在数控铣机床完成，外 形尺寸留量 0.1mm，b、d、f、H 面上 各小型腔留量 0.5mm，小孔均不加工， 框架零件简图主视图型腔尺寸加工到位 为精加工定位面；半精加工完后增加一 道人工时效工序，稳定加工尺寸质量消 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 除加工应力。 4.改进工艺后的零件加工工艺过 程卡。 改进工艺后的零件加工工艺过程 卡见表 2。 三、确定数控加工内容 数控加工一般采用工序集中原则， 本次设计的加工工艺是以原工艺基础改 进而来。本次设计是将工艺过程卡表二 中的精铣 6 工序内容均确定为数控铣削 加工工序而进行装夹工装设计。 四、工装设计分析 1.选择加工中心 由于改进后的工艺采用自制工装 加工该框加上的全部型腔、孔，适合放 在加工中心上加工完成。该零件加工内 容只有铣、钻、镗、及铰等工步，所需 刀具不超过 24 把，故采用现有设备选 择 DMC63V 立式加工中心即可满足上 述要求，工件装夹后可自动完成零件加 工。 DMC63V 型立式加工中心各项参 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 数： X 轴行程为 630mm，Y 轴行程为 500mm，Z 轴行程为 500mm，工作台尺 寸为 630mmX500mm，定位精度和重复 定位精度分别为 0.02 和 0.01mm，刀库 容量为 24 把。 2.工装整体设计思想 降低生产成本，充分合理使用设 备资源，使用自制回转工装，通过弯板 固定在普通立式三轴联动加工中心上， 一次装夹（通过转位分度）完成对零件 外形八个面的精加工。工装设计要求定 位精度高，结构尺寸合理，加工与机床 无干涉，装夹方便可靠等满足加工需要。 结构示意见图二自制回转工装简图。 3.工装的精度要求和制造要求 工装定位底板、零件定位回转底 板两接触面和定位平面度不大于 0.005mm，平行度不大于 0.01mm，3 个 零件定位销和孔及 8 个工艺销和孔配合 采用 10 ，回转中心自制螺纹销钉与 孔采用 30 ，工装本体及销子使用优 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 质合金钢（40Cr）经调质处理（HRC 值 28-32）具有综合力学性能。工装定 位板，零件回转定位板采用平面磨床保 证平面度、平行度要求，销子采用无心 磨床磨削，工装定位板外形、销孔及零 件回转定位板外形及销孔采用高精度数 控铣床加工保证相关尺寸要求。 4.工装的使用方法 自制可转位工装见图 2 精加工时将工装固定在弯板上 （见图 3 工装与机床连接示意图，工件、 工装、机床的坐标关系如图示意） ，找 平基准面 P，水平方向不大于 0.005mm，通过对刀（对零件回转定位 板或零件本身）均可找出回转中心，如 图二所示用 3 个定位销把零件定位在工 装上，用压板压紧零件，再通过 8 个工 艺销孔，每次用二个和回转中心对称销 孔插销定位，用回转中心螺纹销钉紧固， 经 8 次转位并且 8 个面无先后加工次序， 只要对应的加工程序调用正确就可完成 各个面转位加工。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 5.工装的验证 工装设计是否合格要科学检测方 式，通过高精度三坐标检测机对利用工 装加工的零件首件进行检测尺寸全部合 格，零件变形量在图纸要求公差范围内， 后对整批产品检验合格率达 99%以上证 明工艺改进工