上壳体零件数控加工工艺编制

2014-09-01王勇

中小企业管理与科技·下旬刊 2014年8期

摘要：本文介绍了箱体类零件上壳体工艺的基础上对其进行数控编程，箱体是机器中箱体部件装配时的基准零件，箱体类零件的工艺性及使用性能是至关重要的，其构造比较复杂，中空壁薄，加工面多为平面和孔，精度位置和表面粗糙度要求较高，也有许多紧固用的孔。箱体类零件主要是将有关的轴、套、齿轮及其他零件组装在一起，使他们保持正确的位置，彼此按照一定的关系正常运行，可为国内相关厂家使用和高校教学，提供有价值的参考建议。

关键词：上壳体加工工艺加工中心程序编制

1 概述

箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工，公差要求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证，因此箱体类零件一般都在数控加工中心上进行，以提高产品的精确度。

加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。传统的箱体类工件设计是应用系统方法分析和研究产品生产的问题和需求。现代箱体类的数控加工设计理论已经不需要这些理论知识，开始强调产品尺寸精度，工艺严格性，等价有利于增强数控编程及操作的创新精神和实践能力。

2 上壳体零件加工工艺分析

零件图有底面、顶面、侧面和两端面，特形表面有螺旋面，圆弧曲面。使用到带公差的孔主要是为了确定零件的位置，小螺纹主要是为了固定两个零件，使之紧固，加工零件的过程，实质上是形成这些表面的过程，其典型的加工方法和加工工艺也不同，因此在加工过程，对各自的面都要保证其精度的准确度。

2.1 分析零件图的尺寸标注方法

零件图上尺寸标注方法应适应数控加工中心的加工特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。此零件就是以Φ25的圆为基准定位，然后对其他孔进行定位，这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。

2.2 分析零件的技术要求

箱体类零件主要是将有关的轴、套、齿轮及其他零件组装在一起，使他们保持正确的位置。此零件是毛坯精密铸造件，因此不需要时效处理，糙度数值要求较低，加工精度要求高，在加工过程中，首先孔与孔之间的位置精度，其次是孔、螺纹的位置精度。

零件主要技术要求如下：

①6-M4主要是用于紧固零件。②Φ25是轴承孔，主要用于基准定位，从而确定其他位置的基准。③4-M5是压紧固定孔。④倒圆角位铸造圆角，圆角半径为3mm。⑤Φ12mm圆为轴承杆的位置，用于连接轴承。⑥Φ20为圆为轴承的位置，用于连接轴承杆。

2.3 分析零件的材料

不同牌号的材料除具备一定的工作性能外，还具有一定的工艺性能，会影响毛坯制造和机械加工工艺过程。结合实际情况，此零件的材料选择ZL105铸铝件，因为箱体类零件主要是将有关的轴、套、齿轮及其他零件组装在一起，因此，在选择材料的时候，要选择轻一点的材料。

2.4 分零件的结构工艺性分析

在确定装夹方案时，仅需根据已选定的加工表面和定位基准来确定工件的定位加紧方案，必须保证最小的加紧变形。因此，必须慎重选择夹具的支撑点、定位点和加紧点。夹具要尽量使在本次定位装夹中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具不能和各工步刀具轨迹发生干涉，必须给刀具运动轨迹留有空间。当箱体外部没有合适的加紧位置时，可以利用内部空间来安排加紧装置。零件的结构应便于位置结构是准确性，此零件中，孔都起到了定位加紧的作用，有利于配合轴承杆与轴承的链接。

3 上壳体工艺规程的设计

3.1 零件基准选择

根据零件图纸及零件的使用情况分析，此箱体类零件Φ25为基准，是重要的尺寸值，其他的孔是配合尺寸，应对基准的选择予以分析，以保证生产零件的准确性。

该箱体的底面和向导面为精基准，加工各纵向孔、侧面和端面，因为该二平面为装配基准，同时符合基准同一和基准重合的原则，有利于加工精度的提高。

既然底面和向导面作为精加工的定位精基准，那么其一定要有相当高的精度，所以在粗加工后，以精加工的顶面为基准，对底面和向导面进行精刨，最后还要进行刮研，这样进一步提高了精加工的定位基准精度，有利于保证精加工的精度。

此上壳体零件粗加工完成后，以底面和向导面作为精加工的定位基准，就是以Φ25和Φ12轴承孔的面为精加工面的基准，然后对其他的进行加工。

3.2 零件定位夹装方式

3.2.1 工件定位方式：①进行多工位加工时，定位基准的选择应考虑能完成尽可能多的加工内容，即便与各个表面都能被加工的定位方式。例如，对于箱体零件，尽可能采用一面两销的组合定位方式。②当零件的定位基准与设计基准难以重合时，应认真分析装配图样，明确该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的尺寸位置精度要求，确保加工精度。③编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何关系。编程原点的选择主要考虑便于编程和测量。

3.2.2 工件装夹方式：首先此箱体类-上壳体采用工装，工件的定位装夹方式采用两边定位。其次以加工好的底面上的轴承孔作为装夹基准，从而加工其他的轴承孔。

3.3 工艺路线的拟定及工艺方案的分析

工艺路线的拟定：①Φ3中心钻，点壳体底面各位置孔。②Φ6.7钻头，钻M8螺纹底孔。③Φ7.5钻头，钻Φ8销孔底孔。④Φ11.5钻头，钻2-Φ12、Φ25底孔。⑤Φ15.5钻头，钻Φ25底孔。⑥Φ25钻头，钻Φ25孔。⑦Φ8铰刀，铰Φ8孔。⑧Φ12铰刀，铰Φ12孔。⑨Φ3.4钻头，钻M4螺纹底孔。⑩Φ4.2钻头，钻M5螺纹底孔。endprint

3.4 切削用量的选择

切削用量的选用原则是：保证工件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具使用寿命，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

3.4.1 背吃刀量ap的确定背吃刀量ap根据机床、工件和工艺系统的刚性来决定，在工艺系统刚性允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少进给次数，提高生产率。此零件在铰孔之前留0.5mm的余量，便于铰孔，在打小孔的时候分别对大孔进行点孔，以方便后面的加工。

3.4.2 主轴转速n和进给速度V的确定 ①铰孔时主轴低速，进给快速。S=200r/min，F=200mm/min。②在小钻头点定位孔时，主轴高速，进给低速。S=1200r/min， F=80mm/min。③用Φ25的麻花钻打孔时，主轴转速和进给速度分别为S=600r/min，F=60mm/min。④前面铰孔进给余量留0.5mm，以保证孔的光洁度和尺寸的精确度。进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应。

计算进给速度时，按式vf=nf计算进给速度。

式中：vf—进给速度，单位为mm/min；

f—进给量，单位为mm/r；

n—主轴转速，单位为r/min

4 数控加工工艺过程卡的制定

5 结束语

笔者结合自身从事多年数控加工及制造的工作经验，归纳总结了上壳体零件加工工艺的编制本文最重要的内容就是确定加工速度和加工切削量，要考虑在转弯处用多少的速度，在不同的材料用多大的切削量，这些都是工艺方面的知识，都是长期的经验积累。掌握正确的切削用量，对保证加工质量、提高生产率、获得良好的经济效益，都有着重要的意义。可为企业生产厂家使用及高校教学，提供有价值的参考建议。

参考文献：

[1]曹井新.数控加工工艺与编程[M].电子工业出版社，2009：186-190.

[2]霍苏萍，刘岩.数控铣削加工工艺编程与操作[J].人民邮电出版社，2009.

[3]乔世民，机械制造基础[M].高等教育出版社，2003.