1、薄壁配合件的加工 內容摘要： 本論文以薄壁配合件的加工工藝為主題，對加工中心加工零件進行了研究，旨在解決薄壁配合件原有加工中存在的各種問題，如：加工中變形的問題，讓刀補償，加工效率低，以及配合精度和粗糙度值的保證，等問題。研究中，通過對零件結構，尺寸精度，形位精度，加工難點，工藝關鍵點的深入分析，采用工藝改進，以期通過加工實驗使薄壁配合件最終達到配合精度要求與表面粗糙度的要求。 傳統的機床不能完成形狀輪廓復雜的工件，而且難以保證零件的精度要求，故采用FUNUC-0I系統立式加工中心加工此零件，可以提高加工中的穩定性，減少加工工序。 關鍵詞：薄壁 配合 工藝分析 數控編程 此薄壁配合件有兩張圖紙

2、，根據圖紙要求和所用機床及夾具量具等制定工藝過程，論述如下。 1 薄壁配合件的加工工藝性分析薄壁配合件加工工藝性分析是編程前的重要工藝準備工作之一，根據加工實踐，利用數控機床具有高精度、高柔性、高效率，尤其適合加工具有精度要求高，工序多和曲面輪廓復雜的零件等特點。通過對使用FANUC 0i型數控加工中心加工此零件，闡述以下幾點問題： 1.1薄壁配合件的圖樣工藝分析 圖樣分析主要有以下幾點： （）尺寸精度要求和表面粗糙度要求。 （）相互位置精度要求。 （）復雜的曲線曲面。 （）是否有集中加工的表面。 1.2選擇合適的機床在選擇加工此件時，應充分發揮加工中心的加工形狀復雜，工序集中，加工精度和定位

3、精度高等加工優勢。選擇數控加工中心的主要依據如下：加工中心綜合了現代控制技術，計算機應用技術，精密測量技術以及機床設計與制造等方面的最新成就，具有較高科技含量。 加工中心集中了金屬切削設備的優勢，具有多工藝手段，能實現工件一次裝夾后銑、鏜、鉆、锪等綜合加工，對中等加工難度的批量工件，其生產效率是普通設備的510倍，而且還節省工裝，調換工藝時能體現出相對的柔性。 加工中心的控制系統功能較多，機床運動至少用個運動坐標軸，在機械制造領域承擔著精密復雜的任務加工，按給定的工藝指令自動加工出所需幾何形狀的工件。1.3 加工路線的選擇 加工中心刀具的進給路線包括孔加工進給路線和銑削加工進給路線。 （1）孔

4、加工進給路線的確定 孔加工時，一般是先將刀具在xy平面內快速定位到孔中心線的位置上，然后再沿z向運動進行加工。刀具在xy平面內的運動為點位運動，確定其進給路線是重點考慮： a.定位迅速，空行程路線要短 b.定位要準確，避免機械進給系統反向間隙對孔位置精度的影響；c.當定位迅速與定位準確不能同時滿足時，若按最短進給路線進給能保證定位精度，則取最短路線。反之，應取能保證定位精度的路線。刀具在z向的進給路線分為快速移動進給路線和工作進給路線。如圖1-1（2） 銑削加工進給路線的確定銑削加工進給路線包括切削進給和z向快速移動進給兩種進給路線。銑床加工進給路線的選擇原則對加工中心同樣適用。Z向快速移動進

5、給長采用下列路線：a.銑削開口不通槽時，銑刀在z向可直接快速移動到位，不需工作進給。如圖1-2a b.銑削封閉槽時，銑刀需要有一段切入距離Za,先快速移動到距工件表面的切入距離位置之上，然后以工作進給速度進給至銑削深度H。如圖1-2b c.銑削輪廓及通槽時，銑刀應有一段切出距離Zo，可直接快速移動到距工件表面Zo處。如圖1-2c 圖2 薄壁配合件加工工藝的確定2.1 工藝分析 此件為配合件，兩配合件要求輪廓相配銷孔相配，材料為45號鋼，一般刀具都可以加工，不需要熱處理。由圖可知，此圖有公差要求和表面粗糙度要求，且比較高，所以在加工中應予以注意。其中件1中有輪廓復雜的薄壁，厚度為mm，高度為10

6、mm；中間島嶼是一個80的圓；島嶼中有一個401.5,底孔是12mm的沉孔；兩個16的通孔的定位尺寸為170；板總高度是29mm；長寬都是200mm。件中兩16的通孔定位尺寸為140mm與件中兩通孔配合；有一個復雜的內輪廓高度為10mm與件薄壁配合。件毛坯為200mm200mm30mm,件毛坯為200mm200mm25mm。件1的加工工序： a.按先粗后精的順序銑大平面，保證尺寸29，達到表面粗糙度Ra3.2的要求;b.用G41和G42依次加工薄壁，粗加工時和精加工時合理選擇切削用量，選擇鋒利的刀具，減少加工中薄壁的變形，保證粗糙度Ra1.6； c.銑內輪廓圓形周邊并保證表面粗糙度Ra1.6的

7、要求；d.中心鉆在三個空的位置分別鉆三個中心孔，便于鉆頭引正； e.鉆三個12的孔；f.401.5的孔； g.加工兩個16H7通孔,為保證Ra1.6的粗糙度值要求，選擇鉆-粗鉸-精鉸的加工方案。件2的加工工序：a.銑大平面，保證尺寸23; b.鉆中心孔確定三個孔的位置；c.鉆三個12的通孔；d.銑削內輪廓保證周邊的粗糙度值為Ra1.6；e.加工兩個通孔要求和方案同件1。為了便于查閱及更好的指導編程加工把該零件的加工順序，所用刀具及切削用量的參數編入表1-1所示的薄壁配合件加工工藝卡中。件1工步號工步內容刀具號刀具規格/mm轉速r/min進給速度mm/min背吃刀量mm1銑削上平面保證尺寸29T

8、0180立銑刀8004022中心鉆鉆三個工藝孔T03320003麻花鉆鉆三個12的孔T031250054銑削薄壁T04108004015鉆兩個18.5的孔T0518.540060 6精鉸兩個16的孔T061645030 7銑削沉孔T07165003030件2工步號工步內容刀具號刀具規格/mm轉速r/min進給速度mm/min背吃刀量mm1銑削上平面保證尺寸23T01808004022中心鉆鉆三個工藝孔T0232000 3麻花鉆鉆三個12的孔T031250050 4鉆兩個的18.5孔T0518.540060 5精鉸兩個16的孔T0616450306銑削輪廓T04108004017銑削沉孔T071

9、650030302.2 工件的裝夾 加工中心夾具的選擇，主要有以下幾點方面： a.根據加工中心機床特點和加工需求，目前常用的家具類型有專用夾具，組合夾具可調夾具，成組夾具以及工件統一基準定位裝夾系統；b.工中心的高柔性要求其夾具比普通機床結構的夾具更緊湊，盡量減少輔助時間，而且要保證足夠的剛性，能靈活多變。工件夾緊力的確定： a.夾緊既不應破壞工件定位，又要有足夠的夾緊力，同時又不應產生過大的夾緊變形損傷工件表面； b.夾緊力的方向朝向主要限制位面，以保證工件的定位精度； c.夾緊力的方向有利于減少夾緊力； d.夾緊力應盡可能靠近加工表面； e.夾緊力的作用點應處在剛性較好的部位； f.在實際

10、加工中，工件會受到慣性力和工件自重等外力的作用，所以還要選擇合適的夾緊力。 結合本工件的形狀和加工特點，決定采用平口鉗裝夾。在使用中，為保持本次定位裝夾中所有需要完成的待加工表面充分暴露在外，需要和量塊配合使用。一次裝夾好后，盡量不在加工中途更換夾緊點而破壞定位精度。 2.3刀具的預調與對刀點的選擇 刀具預調概述 在使用CNC系統的刀具直徑和長度補償功能時，需要知道刀具的直徑尺寸和長度尺寸，即刀具預調。刀具預調是加工中心使用中的一項重要工藝準備工作，其目的是在工藝設計后根據加工要求，確定各工序所使用的刀具在刀柄上裝夾好后的軸向尺寸和徑向尺寸。對刀點的選擇 在加工中，要正確執行加工程序，必須要確

11、定工件在機床坐標系中的確切位置。對刀點是工件在機床上定位裝夾后，設置在工件坐標系中，用于確定工件坐標系與機床坐標系空間位置關系的參考點。在工藝設計和編程時應合理設置對刀點， 以操作簡單對刀誤差小位原則。 圖2-1對刀點可以設置在工件上，也可以設置在夾具上，但都必須在編程坐標系中有確定的位置，(如圖2-1) 對刀點可以與編程原點重合，也可以不重合，這主要取決于加工精度和對刀的方便性。 結合本工件的形狀和加工要求，決定把工件對刀點設置在上平面的左下角位置 因為使用的機床是FUNUC加工中心，所以換刀點是機床固定的，如果更換或變化，會引起撞刀。2.4 刀具，轉速,進給量及背吃刀量選擇 道具的選擇是數

12、控加工工序設計的重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。 加工此零件時，由于需要銑大平面所以選用80的立銑刀，銑薄壁是需要直徑稍小些，刀刃鋒利的刀具，以減少加工中薄壁的變形，工件中有空的加工需要中心鉆和麻花鉆。該零件加工所選刀具，轉速，進給量及被吃刀量詳見表2-1序號刀具號刀長數量轉速r/min進給量mm/min背吃刀量mm1250120003T3501500504T45018004015T5501400606T6501450307T750150030302.5 計量器具的選擇由于測量時存在計量器具的測量不確定度，因此為了保證測量的可靠性，就必須

13、選擇合適的計量器具。標準規定按照計量器具所引起的測量不確定度的允許值選擇計量器具。 結合本工件的尺寸要求及加工精度要求,選用三用游標卡尺，外徑千分尺，內徑千分尺以及粗糙度儀。3 誤差分析與補償 在數控加工的整個過程中，經常會產生以下幾種誤差： (1) 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。 (2) 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，但這會增加程序段數目，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

14、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。 (4) 操作誤差 在加工過程中，操作者在操作過程中，工件的安裝引起的誤差和尋找工件坐標原點過程中容易引起誤差。首先安裝過程中，可能會產生工件面與定位面之間靠不緊，解決辦法：在安裝過程中四個壓板要同時壓緊，不能其中某個壓緊。先讓四個螺栓稍微擰一下但是不要徹底擰緊，并且用尼龍棒或者木棒在工件上輕輕敲打，使工件底面與定位面之間靠實。并且擰緊順序為對角擰緊。 尋找坐標原點過程中，由于使用的設備的精度不同，會帶來不同的誤差。解決辦法：使用精度高的儀器，如：千分表、尋邊器等等。 (5) 定位誤差 工件定位是通過工件上的定位基準面和夾具上定位元件工作表面之間的配合或接觸實現的，所以盡可能做到一次裝夾，以減少裝夾誤差。4 結論 通過對此工件