典型盘类零件加工工艺分析

贺林

摘 要：本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。

关键词：盘类零件；图纸分析；加工工艺；程序；MASTERCAM

1 盘类零件概述

盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。其特点是零件基本形状呈盘形块状，零件表面汇集了多种典型表面。加工时，装夹次数一般较少，但所用刀具一般较多，编制程序较繁琐。加工前需要做好充分的准备，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等，其前期的准备工作比较复杂。

2 零件结构工艺分析

盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据实际加工，利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等特点。下面结合图（1）进行分析：

1、零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。

零件图（如图1）分析。

（1）4个异型轮廓的尺寸公差16mm。

（2）未标尺寸公差均为±0.10mm。主要加工部件上部，平面加工中要保证尺寸40mm，孔加工中有φ36mm和4-φ16mm孔，φ36mm孔是零件的基准孔，4-φ16mm孔对基准孔φ36mm对称0.02mm，孔间距为（142±0.02）mm，孔的尺寸精度都是比较高的，梅花形外轮廓φ120 mm壁厚2mm，尺寸40mm对基准对称0.02mm，四方异形搭子除要保证外轮廓尺寸外，还要保证2-164mm尺。

2、工艺方案编制

拟订工艺路线时首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。表面加工方法的和方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。其次是机械加工工序的安排，安排原则是先加工基准面，划分加工阶段，次要表面穿插在各阶段间进行加工、先粗后精。再次在加工中除了要灵活运用数控系统中的旋转功能外，还要用半径补尝功能来保证2-（141.42±0.02）mm，2-（164）mm以及2-（40）mm等尺寸。

根据以上原则对零件1的工艺路线可采用以下方案：

（1）用φ32 mm铣刀粗铣，切深不得超过5mm，薄壁内可粗铣10mm深，注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用φ20mm的立铣刀加工，所以在各凸台铣 至相应的深度时，换用φ20mm的立铣刀继续粗加工去量，然后用该刀精加工所有面，精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的内外面。在这里除了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。

（2）首先用φ8mm球头铣刀对所有孔点窝。

（3）用φ11的转头钻周边4-φ11mm孔，钻中心φ12mm孔至φ11mm。

（4）用φ20mm的立铣刀扩铣中心φ36mm孔至φ20mm，再用φ32mm的立铣刀扩铣至φ32mm.然后再用φ20mm的立铣刀圆弧插补周铣至φ35.8mm。

（5）用φ12mm的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的内外面，对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象，所以先精铣其外面，然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分；扩中心孔φ12mm孔至尺寸要求；扩铣周边4-16mm深20mm

孔至φ15.95mm。

（6）用φ25mm单刃粗镗刀，精镗中心φ（36）mm孔至尺寸。

（7）用φ8mm球头铣刀加工加工中心的球面。

（8）用φ16H7mm的铰刀周边4-φ16mm深20mm孔至尺寸要求。

3 零件加工

1、毛坯选择

该加工材料45钢，调质硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm*40mm。

2、机床选择

VMC0650h型立式高速加工中心采用高刚性点主轴结构，功率大，转速高；三轴采用大导程精密滚珠丝杠，可实现高速传动；三坐标均采用精密直线导轨副，动静摩擦系数低，动态特性高，可满足高精度模具加工；

3、夹具及基准的选择

毛坯形状比较规则，所以用平口钳装夹。机械加工中基准的选择，工件的找正和定位对于工件最终加工质量影响很大。毛坯最好选择规范，加工部位对外形没有尺寸和形位公差要求，较为简单。由于是平口钳夹紧，在粗加工外形时，工件容易产生微量移动，为了保证销孔和型面间位置精度，首先进行型面粗精加工，最后精加工销孔。如果不采用这种做法，型面精度可能保证，但销孔配合可能不好，原因是销孔相对于型面位置精度有误差。零件加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后根據基准选择的规律正确地选择每个定位基面。粗基准应保证各加工表面都有足够的加工余量。精基准的选择应该便于工件的安装和加工，最好选择加工表面的设计基准为定位基准，即“基准重合”原则，另外尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。

4、刀具的选择

选择合适的刀具和加工参数，对于金属切屑加工，能取到事半功倍的效果。该加工材料45钢，调质硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm，平口钳夹紧，刀柄夹紧形式有侧固，弹簧夹头夹柄，分为强力和普通ER刀柄 ，φ32机夹立铣刀切屑参数推荐如下：端铣刀V=150～200/min，单齿轮进给量0.1～0.15mm/r。φ20机夹端铣刀V=150～200m/min单齿进给量0.10mm/r。，φ12整体合金立铣刀为精加工用刀具，尽量不要用于粗加工。

5、编写零件加工程序（省略）

4 误差分析

（1）在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差：

（2）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。

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。

5 结束语

通过对盘类零件的工艺分析，合理制定了其加工的工艺过程，选择了合理的加工刀具及切削参数，合理的编制了盘类零件的数控程序，即提高了产品的加工质量和效率，又降低了工人的劳动强度。

参考文献

[1]郑红主编 数控加工编程与操作[M] 北京：北京大学出版社

[2]李超主编 数控加工实例[M] 辽宁：辽宁科学技术出版社