薄壁配合件的加工

1、薄壁配合件的加工 内容摘要： 本论文以薄壁配合件的加工工艺为主题，对加工中心加工零件进行了研究，旨在解决薄壁配合件原有加工中存在的各种问题，如：加工中变形的问题，让刀补偿，加工效率低，以及配合精度和粗糙度值的保证，等问题。研究中，通过对零件结构，尺寸精度，形位精度，加工难点，工艺关键点的深入分析，采用工艺改进，以期通过加工实验使薄壁配合件最终达到配合精度要求与表面粗糙度的要求。 传统的机床不能完成形状轮廓复杂的工件，而且难以保证零件的精度要求，故采用FUNUC-0I系统立式加工中心加工此零件，可以提高加工中的稳定性，减少加工工序。 关键词：薄壁 配合 工艺分析 数控编程 此薄壁配合件有两张图纸

2、，根据图纸要求和所用机床及夹具量具等制定工艺过程，论述如下。 1 薄壁配合件的加工工艺性分析薄壁配合件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据加工实践，利用数控机床具有高精度、高柔性、高效率，尤其适合加工具有精度要求高，工序多和曲面轮廓复杂的零件等特点。通过对使用FANUC 0i型数控加工中心加工此零件，阐述以下几点问题： 1.1薄壁配合件的图样工艺分析 图样分析主要有以下几点： （）尺寸精度要求和表面粗糙度要求。 （）相互位置精度要求。 （）复杂的曲线曲面。 （）是否有集中加工的表面。 1.2选择合适的机床在选择加工此件时，应充分发挥加工中心的加工形状复杂，工序集中，加工精度和定位

3、精度高等加工优势。选择数控加工中心的主要依据如下：加工中心综合了现代控制技术，计算机应用技术，精密测量技术以及机床设计与制造等方面的最新成就，具有较高科技含量。 加工中心集中了金属切削设备的优势，具有多工艺手段，能实现工件一次装夹后铣、镗、钻、锪等综合加工，对中等加工难度的批量工件，其生产效率是普通设备的510倍，而且还节省工装，调换工艺时能体现出相对的柔性。 加工中心的控制系统功能较多，机床运动至少用个运动坐标轴，在机械制造领域承担着精密复杂的任务加工，按给定的工艺指令自动加工出所需几何形状的工件。1.3 加工路线的选择 加工中心刀具的进给路线包括孔加工进给路线和铣削加工进给路线。 （1）孔

4、加工进给路线的确定 孔加工时，一般是先将刀具在xy平面内快速定位到孔中心线的位置上，然后再沿z向运动进行加工。刀具在xy平面内的运动为点位运动，确定其进给路线是重点考虑： a.定位迅速，空行程路线要短 b.定位要准确，避免机械进给系统反向间隙对孔位置精度的影响；c.当定位迅速与定位准确不能同时满足时，若按最短进给路线进给能保证定位精度，则取最短路线。反之，应取能保证定位精度的路线。刀具在z向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。如图1-1（2） 铣削加工进给路线的确定铣削加工进给路线包括切削进给和z向快速移动进给两种进给路线。铣床加工进给路线的选择原则对加工中心同样适用。Z向快速移动进

5、给长采用下列路线：a.铣削开口不通槽时，铣刀在z向可直接快速移动到位，不需工作进给。如图1-2a b.铣削封闭槽时，铣刀需要有一段切入距离Za,先快速移动到距工件表面的切入距离位置之上，然后以工作进给速度进给至铣削深度H。如图1-2b c.铣削轮廓及通槽时，铣刀应有一段切出距离Zo，可直接快速移动到距工件表面Zo处。如图1-2c 图2 薄壁配合件加工工艺的确定2.1 工艺分析 此件为配合件，两配合件要求轮廓相配销孔相配，材料为45号钢，一般刀具都可以加工，不需要热处理。由图可知，此图有公差要求和表面粗糙度要求，且比较高，所以在加工中应予以注意。其中件1中有轮廓复杂的薄壁，厚度为mm，高度为10

6、mm；中间岛屿是一个80的圆；岛屿中有一个401.5,底孔是12mm的沉孔；两个16的通孔的定位尺寸为170；板总高度是29mm；长宽都是200mm。件中两16的通孔定位尺寸为140mm与件中两通孔配合；有一个复杂的内轮廓高度为10mm与件薄壁配合。件毛坯为200mm200mm30mm,件毛坯为200mm200mm25mm。件1的加工工序： a.按先粗后精的顺序铣大平面，保证尺寸29，达到表面粗糙度Ra3.2的要求;b.用G41和G42依次加工薄壁，粗加工时和精加工时合理选择切削用量，选择锋利的刀具，减少加工中薄壁的变形，保证粗糙度Ra1.6； c.铣内轮廓圆形周边并保证表面粗糙度Ra1.6的

7、要求；d.中心钻在三个空的位置分别钻三个中心孔，便于钻头引正； e.钻三个12的孔；f.401.5的孔； g.加工两个16H7通孔,为保证Ra1.6的粗糙度值要求，选择钻-粗铰-精铰的加工方案。件2的加工工序：a.铣大平面，保证尺寸23; b.钻中心孔确定三个孔的位置；c.钻三个12的通孔；d.铣削内轮廓保证周边的粗糙度值为Ra1.6；e.加工两个通孔要求和方案同件1。为了便于查阅及更好的指导编程加工把该零件的加工顺序，所用刀具及切削用量的参数编入表1-1所示的薄壁配合件加工工艺卡中。件1工步号工步内容刀具号刀具规格/mm转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm1铣削上平面保证尺寸29T

8、0180立铣刀8004022中心钻钻三个工艺孔T03320003麻花钻钻三个12的孔T031250054铣削薄壁T04108004015钻两个18.5的孔T0518.540060 6精铰两个16的孔T061645030 7铣削沉孔T07165003030件2工步号工步内容刀具号刀具规格/mm转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm1铣削上平面保证尺寸23T01808004022中心钻钻三个工艺孔T0232000 3麻花钻钻三个12的孔T031250050 4钻两个的18.5孔T0518.540060 5精铰两个16的孔T0616450306铣削轮廓T04108004017铣削沉孔T071

9、650030302.2 工件的装夹 加工中心夹具的选择，主要有以下几点方面： a.根据加工中心机床特点和加工需求，目前常用的家具类型有专用夹具，组合夹具可调夹具，成组夹具以及工件统一基准定位装夹系统；b.工中心的高柔性要求其夹具比普通机床结构的夹具更紧凑，尽量减少辅助时间，而且要保证足够的刚性，能灵活多变。工件夹紧力的确定： a.夹紧既不应破坏工件定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形损伤工件表面； b.夹紧力的方向朝向主要限制位面，以保证工件的定位精度； c.夹紧力的方向有利于减少夹紧力； d.夹紧力应尽可能靠近加工表面； e.夹紧力的作用点应处在刚性较好的部位； f.在实际

10、加工中，工件会受到惯性力和工件自重等外力的作用，所以还要选择合适的夹紧力。 结合本工件的形状和加工特点，决定采用平口钳装夹。在使用中，为保持本次定位装夹中所有需要完成的待加工表面充分暴露在外，需要和量块配合使用。一次装夹好后，尽量不在加工中途更换夹紧点而破坏定位精度。 2.3刀具的预调与对刀点的选择 刀具预调概述 在使用CNC系统的刀具直径和长度补偿功能时，需要知道刀具的直径尺寸和长度尺寸，即刀具预调。刀具预调是加工中心使用中的一项重要工艺准备工作，其目的是在工艺设计后根据加工要求，确定各工序所使用的刀具在刀柄上装夹好后的轴向尺寸和径向尺寸。对刀点的选择 在加工中，要正确执行加工程序，必须要确

11、定工件在机床坐标系中的确切位置。对刀点是工件在机床上定位装夹后，设置在工件坐标系中，用于确定工件坐标系与机床坐标系空间位置关系的参考点。在工艺设计和编程时应合理设置对刀点， 以操作简单对刀误差小位原则。 图2-1对刀点可以设置在工件上，也可以设置在夹具上，但都必须在编程坐标系中有确定的位置，(如图2-1) 对刀点可以与编程原点重合，也可以不重合，这主要取决于加工精度和对刀的方便性。 结合本工件的形状和加工要求，决定把工件对刀点设置在上平面的左下角位置 因为使用的机床是FUNUC加工中心，所以换刀点是机床固定的，如果更换或变化，会引起撞刀。2.4 刀具，转速,进给量及背吃刀量选择 道具的选择是数

12、控加工工序设计的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。 加工此零件时，由于需要铣大平面所以选用80的立铣刀，铣薄壁是需要直径稍小些，刀刃锋利的刀具，以减少加工中薄壁的变形，工件中有空的加工需要中心钻和麻花钻。该零件加工所选刀具，转速，进给量及被吃刀量详见表2-1序号刀具号刀长数量转速r/min进给量mm/min背吃刀量mm1250120003T3501500504T45018004015T5501400606T6501450307T750150030302.5 计量器具的选择由于测量时存在计量器具的测量不确定度，因此为了保证测量的可靠性，就必须

13、选择合适的计量器具。标准规定按照计量器具所引起的测量不确定度的允许值选择计量器具。 结合本工件的尺寸要求及加工精度要求,选用三用游标卡尺，外径千分尺，内径千分尺以及粗糙度仪。3 误差分析与补偿 在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差： (1) 近似计算误差：主要产生在加工列表曲线、曲面轮廓时，采用近似计算法所发生的逼近误差。 (2) 插补误差：这是由于用直线段或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。减少插补误差的方法是密化插补点，但这会增加程序段数目，增加计算和编程的工作量。 (3) 尺寸圆整误差：这是将计算尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差。数控机床能反映出的最小位移量是

14、一个脉冲当量，小于一个脉冲当量的数据只能四舍五入，于是就产生了误差。 (4) 操作误差 在加工过程中，操作者在操作过程中，工件的安装引起的误差和寻找工件坐标原点过程中容易引起误差。首先安装过程中，可能会产生工件面与定位面之间靠不紧，解决办法：在安装过程中四个压板要同时压紧，不能其中某个压紧。先让四个螺栓稍微拧一下但是不要彻底拧紧，并且用尼龙棒或者木棒在工件上轻轻敲打，使工件底面与定位面之间靠实。并且拧紧顺序为对角拧紧。 寻找坐标原点过程中，由于使用的设备的精度不同，会带来不同的误差。解决办法：使用精度高的仪器，如：千分表、寻边器等等。 (5) 定位误差 工件定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件工作表面之间的配合或接触实现的，所以尽可能做到一次装夹，以减少装夹误差。4 结论 通过对此工件