加工中心技师论文-薄壁件的数控铣削加工及工装设计

1、国家职业资格全国统一鉴定 加工中心技师论文 国家职业资格二级 论文题目 : 薄壁件的数控铣削加工及工装设计姓 名：身份证号：准考证号：所在省市：江苏省南京市 所在单位：薄壁件的数控铣削加工及工装设计姓 名：单 位：摘要: 薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门,由于它具有重量轻,节 约材料,结构紧凑等特点；但薄壁零件很难加工,缘由是薄壁零件 刚性差,强度弱,在加工中极简单变形,使零件的形位误差增大,不易保证零件的加工质量；但是薄壁零件尺寸较大、加工余量大、相对刚度较低；在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下,易发 生加工变形,不易掌握加工精度和提高加工效率；加工变形和加工 效率问题已成为薄壁结构

2、加工的重要约束本文就以典型薄壁零件的 数控加工进加工分析,解决以上问题为更好的加工薄壁零件供应了 好的依据及借鉴；关键词：薄壁；工装设计；工艺分析；数控编程一、运算机帮助制造 运算机帮助制造 computer aided manufacturing 是指在机械制造业 中,利用电子数字运算机通过各种数值掌握机床和设备,自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程；简称CAM；除 CAM的狭义定义外,国际运算机帮助制造组织CAM-I 关于运算机帮助制造有一个广义的定义：“ 通过直接的或间接的运算机与企业的物质资源或人力资源的联接界面,把运算机技术有效地应用于企业的治理、掌握和加工操作；” 依

3、据这肯定义,运算机帮助制造包括企业生产信息治理、运算机帮助设计（CAD）和运算机帮助生产、制造 3 部分；运算机帮助生产、制造又包括连续生产过程掌握和离散零件自动制造两种运算机掌握方式；这种广义的运算机辅助制造系统又称为整体制造系统IMS）；采纳运算机帮助制造零件、部件,可改善对产品设计和品种多变的适应才能,提高加工速度和生产自动化水 平,缩短加工预备时间,降低生产成本,提高产品质量和批量生产的劳动 生产率；1二、影响其加工精度的因素 大家都知道影响加工精度的因素许多,其中有以下三方面最为主要；受力变形；因工件薄壁,在夹紧力的作用下简单产生变形,从而影响工 件的尺寸精度和外形精度；受热变形；切

4、削热会引起工件热变形,使工 件尺寸难于掌握； 机械振动； 在切削力的作用下, 简单产生振动和变形；影响工件的尺寸精度、外形、位置精度和表面粗糙度；三、提高薄壁零件加工精度的方法 采纳数控机床加工 3.1 目前,我国加工此类零件多采纳数控机床加工；数控机床具有精度高、稳固性好,刀库大等特点,在加工薄壁零件的过程中,大大的缩短了传统的机加工工艺规程和工时. 提高了零件的加工精度；采纳数控机床时应留意下面几方面；装夹方式,采纳一般的三爪卡盘简单因受力不均造成工件 变形；可以采纳开口过渡环、专用卡爪、心轴或专用夹具等防止工件变形；合理挑选刀具几何角度,削减径向切削力；合理挑选切削用量削减工 件变形；合

5、理编写程序,以达到提高工件加工精度和质量的目的； 3.2 采纳高速加工技术 高速加工 HSM或 HSC是二十世纪九十岁月快速进展应用的先进加工技、 高 的 进 给 速 度 术 ； 通 常 是 指 高 的 主 轴 转 速 10000-100000r/min 40m-180m/min 下的铣削加工；高速加工在实际应用中能解决新材料的加 工问题,适应表面质量高、精度高、外形复杂的三维曲面加工,削减和避 免效率低的电火花加工,解决薄壁零件的加工问题；高速铣削铣削力小,有较高的稳固性,可高质量地加工出薄壁模具和整体结构式零件；如高速 切削可使飞机大量采纳整体结构零件,明显减轻部件重量,提高零件牢靠 性,

6、削减装配工时；在数码产品或继电器产品中,薄壁模具加工困难,但采纳高速铣削技术可以大大改善；能加工出壁厚 零件； 3.3 进刀和退刀方法0.2mm,壁高 20mm的薄壁每次当一个铣刀刀片进入切口时,切削刃可能会遭受到冲击载荷影响,这取决于切屑截面、工件材料和切削类型；对于铣削过程来讲,切削刃和 工件材料之间最初接触与最终接触的类型是否合适是极为重要的；另外,对于切削刃的进入和退出,精确定位刀具也很重要；2在第一种情形下,刀具的中心线完全位于工件宽度之外,并且刀片进 入时最外端的刀尖会受到猛烈碰撞,这意味着刀具最敏锐的部位易受到初 始的冲击载荷影响；刀片也会离开切口仅保持刀尖接触,这意味着会将切

7、削力完全施加到刀片的最外端,并保持到刀片突然脱离工件为止；这就是 冲击卸载力；在其次种情形下,刀具的中心线与工件边缘处于同一条直线；当切削 厚度处于最大值时,刀片便会离开切口,并且在刀片进入和退出时冲击载 荷会特别高；在第三种情形下,刀具的中心线完全位于工件宽度之内；当刀片进入 切口时,初始撞击更多会沿着切削刃,而远离敏锐的刀尖；并且在刀片退 出时,刀片会逐步地离开切口；这种使切削刃离开工件材料的方式是特别重要的；在逐步接近切口末 端时,剩余材料会略微退开,从而削减了刀片间隙；另外在将切削排出时 会顺着刀片表面产生瞬时张力,并且经常会导致在工件上形成毛刺的风险；这种张力可确保在此风险下切削刃的

8、安全性；这种情形便特别明显；当刀具的中心线与工件边缘一样或特别靠近时,此时,铣刀应以肯定的正前角而不是负前角（工件与切削刃的夹角）离开 工件；当工件表面上存在空间时就会显现问题；在这种情形下,常用的解 决方案是挑选更牢固的切削刃,同时仍有时必需重新考虑齿距或刀片槽形；在考虑全部方方面面的同时,应将铣削工序看作为一个整体,以获得最合 适的刀具和刀片类型；四、零件图纸分析 尺寸标注应符合加工的特点 4.1 在编程中,全部点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的；因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸,或尽量以同一基准引注尺寸； 4.2 零件图的完整性与正确性分析 在程序编制中,必需充分把握构成零件

9、轮廓的几何要素,参数及各几 何要素间的关系；由于在自动编程时要对零件轮廓的全部几何元素进行定 义,手工编程时要运算出每个节点的坐标,无论哪一点不明确或不确定,编程都无法进行；4.3 零件技术要求分析3零件的技术要求主要指尺寸精度、外形精度、位置精度、表面粗糙度 及热处理等,这些要求在保证零件使用性能的前提下,应经济合理；4.4 定位基准的挑选 依据基准挑选原就并结合该零件的特点,设计了专用夹具；由于该零 件最大的特点就是壁薄,导致铣削加工时刚性不足；因此在工装设计时既 要考虑定位牢靠、夹紧便利,仍要考虑如何增加工件的刚性,削减铣削时 的振动及由于刚性不足而引起的变形,从而有效保证零件加工精度；

10、定位 夹具设计如图 1 所示；图 1 定位夹具的设计 五、薄壁的加工工艺性分析 薄壁件加工工艺性分析是编程前的重要工艺预备工作之一,依据加工 实践,利用数控机床具有高精度、高柔性、高效率,特别适合加工具有精 度要求高,工序多和曲面轮廓复杂的零件等特点；零件图纸如图 2 所示； 5.1 薄壁件的图样工艺分析 图样分析主要有以下几点：1 尺寸精度要求和表面粗糙度要求；2 相互位置精度要求；3 复杂的曲线曲面；4 是否有集中加工的表面； 5.2 挑选合适的机床 在挑选加工此件时,应充分发挥加工中心的加工外形复杂,工序集中,4加工精度和定位精度高等加工优势；挑选数控加工中心的主要依据如下：加工中心综合

11、了现代掌握技术,运算机应用技术,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 生产效率是一般设备的 510 倍,而且仍节约工装,调换工艺时能表达出 相对的柔性；加工中心的掌握系统功能较多,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工出所 需几何外形的工件；a 俯视图 b 正视图 c 成型图图 2 零件图纸5 5.3 加工路线的挑选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 孔加

12、工进给路线的确定孔加工时,一般是先将刀具在 然后再沿 Z 向运动进行加工；XY平面内快速定位到孔中心线的位置上,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. 定位快速,空行程路线要短；b. 定位要精确,防止机械进给系统反向间隙对孔位置精度的影响；c. 当定位快速与定位精确不能同时满意时,如按最短进给路线进给能 保证定位精度,就取最短路线；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 3 所示；图 3 刀具 Z 向 的进给路线 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