火箭模型头部薄壁椭圆件的加工

金亚云　康徐红　程洋　顾燕　赵玉凤

【摘 要】本文针对零件内外轮廓含有椭圆形且壁比较薄的特点，对零件的结构、技术要求及加工工艺进行了分析，确定了零件的加工工艺方案，编写了含有宏指令的加工程序。解决了薄壁椭圆件难加工的问题。

【关键词】薄壁件；椭圆；宏指令

0 引言

火箭模型（图1）是我院自行设计的工艺品，由六个零件组成，这里只探讨火箭模型头部薄壁椭圆件（图2）的加工。该零件总体是由椭圆形的内外回转曲面构成的零件，右端有一段高度为2mm的圆柱，零件内壁口部有内螺纹。

（a）工程图

（b）工件图

1 零件工艺分析

1.1 零件的结构特点及技术要求分析

零件结构看似简单，但由于结构特殊，故难以加工。从零件图和装配图分析得知该零件具有以下特点：

1）外椭圆长轴为120mm，短轴为54mm，内椭圆长轴为100mm，短轴为40mm，内外椭圆长轴方向有3mm偏心。零件平均厚度在7mm左右，相对较薄。由于装夹，切削应力等原因，薄壁件在加工过程中容易出现变形[1]。

2）零件端部有一宽度为2mm，直径为？覬44mm的圆柱面，为与其他零件的配合面，公差是0.016mm，需保证精度要求。其他尺寸无精度要求，可用IT9-IT11精度。

3）零件有内螺纹孔；外表面粗糙度要求较高为Ra0.8μm，内表面粗糙度要求一般；零件表面要光滑，不能有毛刺，划痕等。

1.2 零件加工工艺分析

1）由零件结构分析可知，为保证外椭圆面光滑，无毛刺及表面粗糙度和尺寸精度的要求，外表面需分粗、精加工，并一次装夹完成粗、精加工。

2）零件内外轮廓，需分开加工。若先加工好外轮廓面，再加工内轮廓时无法装夹。而内轮廓有螺纹，加工时可以先装夹外圆加工内轮廓，如图3，然后加工一工艺辅助件用螺纹与工具连接，加工外轮廓时装夹在辅助件上，如图4。

3）因为内表面为椭圆形曲面，无中心孔，加工时选用主副偏角较大的刀具，且要求刀尖与工件回转中心线绝对对正，如图5。

4）为保证同轴度、垂直度等，加工内轮廓时以毛坯外圆为基准。加工外轮廓时，需用百分表找正。

2 零件的加工工艺编制

2.1 刀具及切削用量的选择

由前面对零件结构特点、刀具要求的分析，选择加工刀具，并确定切削参数，见表1。

2.2 零件的加工工艺方案

2.2.1 夹持毛坯外圆面加工内孔

a.钻中心孔；

b.用？覬12的钻头钻40mm深；

c.用？覬20的钻头扩孔30mm深；

d.用90°偏刀加工？覬44的外圆和端面；

e.用内圆弧刀加工？覬40的内孔和内椭圆面；

f.用沟槽刀加工？覬44×3的内螺纹退刀槽；

g.用内三角螺纹刀加工M41×1.5的内螺纹。

2.2.2 加工辅助件

a.用90°偏刀加工端面和？覬41的外圆；

b.用三角螺纹刀加工M41X1.5的外螺纹，并用加工了内螺纹的零件与之相配，保证螺纹能配合。

2.2.3 加工外轮廓面

把待加工外轮廓的零件和工艺辅助件旋合，夹持辅助件？覬41的外圆加工外轮廓面，见图4。

3 编程加工

加工时选用FANUC系统数控车床，零件内外轮廓均为椭圆曲线，可以用软件绘图编程，也可以用宏指令手工编程加工。因为单件加工，且仅有椭圆曲线，综合考虑用宏指令手工编程加工。零件内外轮廓的粗精加工可以用G71循环指令实现。表2为部分加工程序。

4 总结

实践证明毛坯材料、刀具种类、装夹方法、加工顺序、走刀路线、切削参数等工艺内容直接影响薄壁零件的表面粗糙度和尺寸精度。宏程序和循环程序的应用能大大减少程序的长度，减少出错的几率，提高加工效率。

【参考文献】

[1]张保伟，黄新.基于组合式夹具的异形薄板加工工艺[J].机械制造，2014，12：73-74.

[2]顾拥军，顾海.数控加工与编程[M].国防工业出版社，2010.

[责任编辑：汤静]