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殼體零件的加工論文
殼體零件的加工論文【1】
摘要：殼體零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它承載著軸、軸承、箱體等有關(guān)零件，連接成部件或機(jī)器，因此殼體零件的加工至關(guān)重要，它影響機(jī)器的裝配精度、工作精度、使用性能和壽命。
根據(jù)本人對加工殼體零件的了解，談?wù)勅绾卧诩庸ぶ行纳霞庸んw零件。
關(guān)鍵詞：殼體零件、定位基準(zhǔn)、工件裝夾、槽
1.引入
殼體零件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，內(nèi)部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔，對于平面的精度，一般端面需較高的平面度和較小的粗糙度，同時，孔與孔之間的相互位置精度也需要保證，使用加工中心既可以保證精度又可以提高效率。
現(xiàn)以一實例進(jìn)行加工的工藝分析。
零件圖如1，材料為灰口鑄鐵HT200，需加工上表面，銑槽寬10深8、6-M10螺紋孔。
圖1 零件圖
2.確定定位基準(zhǔn)
在加工中心上加工工件時，工件的定位仍遵守六點定位原則。
在選擇定位基準(zhǔn)時，要全面考慮工件的加工情況，保證工件定位準(zhǔn)確，裝卸方便，能迅速完成工件的定位和夾緊，保證各項加工的精度，應(yīng)盡量選擇工件上的設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，根據(jù)以上原則和圖紙分析，加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)是底面。
裝夾時要利用六點定位原理，有兩種定位方案可以選擇，一是以底面限制三個自由度，Φ60孔限制兩個自由度，在零件的側(cè)面限制一個繞孔轉(zhuǎn)動的自由度，實現(xiàn)完全定位;二是以底面和兩孔定位。
3.夾緊方案
在確定工件裝夾方案時，要根據(jù)工件上已選定的定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。
主要考慮以下幾點：1.夾具的結(jié)構(gòu)及有關(guān)元件不得影響刀具的進(jìn)給運動，也就是工件的加工部位要敞開，要求夾持工件后夾具上的一些組件不能與刀具運動軌跡發(fā)生干涉。
2.必須保證最小的夾緊變形，在機(jī)械加工中，如果切削力大，需要的夾緊力也大，要防止工件夾壓變形而影響加工精度。
因此，必須慎重選擇夾具的支承點和夾緊力作用點，應(yīng)使夾緊力作用點通過或靠近支承點，避免把夾緊力作用在工件的中空區(qū)域，保證加工精度3.要求夾具裝卸工件方便。
4.夾具結(jié)構(gòu)力求簡單。
5.夾具應(yīng)便于在機(jī)床工作臺上裝夾。
數(shù)控機(jī)床上工件裝夾常采用四種方法：1.使用平口虎鉗裝夾工件。
2.用壓板、彎板、V形塊、T形螺栓裝夾工件。
3.工件通過托盤裝夾在工作臺上。
4.用組合夾具、專用夾具等。
確定定位基準(zhǔn)中談到的兩種定位方式中，以底面限制三個自由度，Φ60孔限制兩個自由度，在零件的側(cè)面限制一個繞孔轉(zhuǎn)動的自由度，這種定位方法裝夾比較復(fù)雜，而一面兩孔定位相對前者設(shè)計簡單，有利于夾緊，能減小定位誤差有效的保證零件的形位精度，能提高裝夾剛性，防止銑削時振動。
所以下面我針對一面兩孔定位進(jìn)行加工。
可以采用螺釘和壓板，壓板壓在兩個孔的上端面，夾緊力的方向?qū)χ酌�，旋緊螺母將工件夾緊。
在加工中心上一次裝夾工件，就完成零件上所有端面、螺紋孔以及槽的加工。
裝夾方式如圖2。
圖2 裝配方式簡圖
4.工步順序的安排
按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原則，本工序中工步順序安排如下。
4.1.銑平面。
本工件平面屬于無界平面加工，無界平面的編程相對比較簡單。
在加工中，一般采用排刀法走刀加工平面。
由于工件平面形狀與槽的形狀相似，所以走刀路線為槽的形狀。
4. 2.加工6-M10工藝路線：鉆中心孔—鉆螺紋底孔—攻螺紋。
鉆6-M10的中心孔，鉆螺紋底孔6-Φ8.5，攻螺紋6-M10。
4.3.用Φ8立銑刀銑寬為10(+0.05，0)mm深為8(+0.05，0)mm的槽。
加工槽的走刀路線與銑平面的路線相同。
5.編程要點
本殼體零件除了要銑平面外，就只要加工一條槽和六個螺紋孔。
銑平面和攻螺紋相對比較簡單，下面對加工槽做以說明。
加工槽，從零件圖看出這是條封閉窄槽，封閉窄槽與開放窄槽差別在于封閉窄槽加工時刀具必須從Z向切入材料。
因為它沒有從側(cè)面水平引入的位置，如果沒有預(yù)鉆孔，必須用鍵槽銑刀沿Z軸方向切入材料。
如果沒有中心切削立銑刀或加工條件不適合，那么立銑刀只能斜向切入材料，一般沿X、Z兩軸運動。
對于封閉窄槽，刀具需要在工件上方移動到特定的起始位置。
本例中，選擇左下側(cè)圓弧的終點為起始位置。
然后以較小的進(jìn)給率切入所需的深度(在底部留出1mm的余量)，再以直線插補(bǔ)運動在兩槽中心線進(jìn)行粗加工。
粗加工后并不需要退刀，可以在同一位置進(jìn)給到最終深度。
窄槽輪廓四周的余量均為1mm，刀具將在最終深度從窄槽左下側(cè)圓弧終點開始進(jìn)行精加工。
選擇順銑模式，主軸正轉(zhuǎn)，刀具必須左補(bǔ)償，因此應(yīng)先精加工下側(cè)輪廓。
這里刀具可以直接趨近直線輪廓建立刀具半徑補(bǔ)償，若精加工時刀具直線趨近輪廓不合適，還需要加入一段非圓弧直線運動，需要注意刀具半徑補(bǔ)償不能在圓弧插補(bǔ)模式中啟動。
槽的精度的控制可以通過修改刀具半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償來實現(xiàn)。
攻螺紋可由G84固定循環(huán)指令來完成。
循環(huán)期間絲錐向下進(jìn)給，到達(dá)指定深度，主軸反轉(zhuǎn)，絲錐退出工件。
攻螺紋推薦在工件表面上方12mm的切入量，編程時攻螺紋的進(jìn)給速度計算公式如下：
進(jìn)給速度(mm/min)=主軸轉(zhuǎn)速(r/min)×螺距(mm)
編程只需知道各坐標(biāo)點即可完成，現(xiàn)略。
6.小結(jié)
本文針對簡單殼體零件進(jìn)行工藝分析，雖然簡單，但多數(shù)殼體零件所有的槽和孔等，以及裝夾方式、加工工藝，本文中的范例中都體現(xiàn)了出來，而且比較常見，具有一定的代表性和實用性。
從分析圖紙到加工零件都做了相應(yīng)的描述，只是為了在完成圖紙加工要求的前提下能讓裝夾更簡單，加工更快捷方便。
參考文獻(xiàn)：
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典型殼體零件加工工藝及夾具設(shè)計【2】
摘要：本文主要介紹殼體零件的數(shù)控加工中夾具裝夾設(shè)計及加工工藝分析，闡述保證零件位置公差的關(guān)鍵問題和裝夾零件時的注意事項。
關(guān)鍵詞：殼體零件;裝夾設(shè)計;加工工藝
在機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具與被加工工件一起構(gòu)成了這一加工過程的一個整體，這一整體稱為機(jī)械加工工藝系統(tǒng)。
因而，分析機(jī)械加工精度的過程，也就是分析這一工藝系統(tǒng)在各種不同的工作條件下以各種不同方式反映工件的加工誤差，而機(jī)床、夾具又是這一工藝系統(tǒng)的重要組成部分，復(fù)雜的零件常用數(shù)控加工以達(dá)到其各種技術(shù)要求，在加工零件之前必須進(jìn)行工藝規(guī)劃分析和設(shè)計，目的是希望得到使用數(shù)控機(jī)床后的最佳工藝制造流程，最大限度地提高生產(chǎn)效率。
對于殼體零件，采用數(shù)控加工，可有效提高零件質(zhì)量，安裝容易，改善傳動性能，延長產(chǎn)品使用壽命，以下圖典型零件為例介紹殼體零件的加工過程中的部分工藝。
一、殼體零件的技術(shù)要求分析
(1)如圖一所示零件，要確保主視圖位置公差26±0.02、55±0.02、9.5±0.02，主視圖B面與￠15沉孔平面距離31.6±0.02，平行度0.02符合圖紙要求。
(2)右視圖￠18+0.02孔與￠11+0.02軸承孔有垂直度要求，所以二次裝夾所用基準(zhǔn)要保持相互垂直關(guān)系。
(3)右視圖平面與￠11+0.02軸承孔中心有67±0.02位置公差要求。
(4)后視圖孔位置與主視圖孔位置有同位度要求。
二、在安排工藝流程中主要考慮的因素
(1) 選擇最短的加工工藝流程。
(2) 盡量發(fā)揮機(jī)床的各種工藝特點，追求最大限度地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的綜合加工能力特長(多工序集中的工藝特點)，應(yīng)在生產(chǎn)流程中配置最少的機(jī)床數(shù)量、最少的工藝裝備和夾具。
(3)工序集中與工藝加工漸精原則的矛盾。
(4) 在對典型工件族工藝流程的安排中，應(yīng)妥善安排各臺機(jī)床和生產(chǎn)線的手工調(diào)整和檢測等工作，即人工干預(yù)的影響。
三、關(guān)鍵裝夾工具的解決方案
夾具的作用是使工件相對于機(jī)床和刀具具有一個正確的安裝位置，因此，夾具的制造誤差對工件的加工精度影響很大。
一是基準(zhǔn)不重合誤差，在零件圖上確定某一表面尺寸、形狀、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn)。
在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。
在機(jī)床上對工件進(jìn)行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，就會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。
二是定位副制造不準(zhǔn)確產(chǎn)生的誤差，夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準(zhǔn)確，其實際尺寸(或位置)都允許在規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動。
加工此零件，首先要解決裝夾問題，這是加工的前題和準(zhǔn)備工作，必須要做好，也就是要制作一套工裝夾具，是用來確�！�18+0.02孔與各位置公差達(dá)到圖紙要求，下面對夾具進(jìn)行設(shè)計。
夾具如圖二所示(已省略安裝螺絲及零件壓緊螺絲)，在夾具上設(shè)置了兩個工位01和02，工位01的定位基準(zhǔn)為圖示的A、B、C三個平面，三平面于空間構(gòu)成工位01的坐標(biāo)標(biāo)系。
此工位的作用：一是用于加工主視圖上螺孔，軸承孔，定位孔，通孔和臺階，二是用于加工后視圖上的螺孔，定位及沉孔，工位02的定位基準(zhǔn)是圖示的A1、B1、C1三個平面，同樣此平面于空間亦構(gòu)成工位02的坐標(biāo)系，其作用是用于加工上視圖尺寸￠18+0.02孔，M5螺紋孔，平面到￠11+0.02軸承孔中心距離67±0.02，此夾具的制造關(guān)鍵在于保證兩坐標(biāo)系的平行與垂直關(guān)系，夾具制造完后，須經(jīng)嚴(yán)格檢驗，方向投入生產(chǎn)加工使用。
四、主要加工工藝規(guī)劃
(1)利用普通車床和普通銑床分別加工圖三所示的件A和B，并組裝成圖三所示的毛壞。
其中外圓￠132.mm車至尺寸，內(nèi)圓為￠98. mm車至尺寸，殼體高度為55.3mm(圖紙要求是55mm，留0.3mm余量)，內(nèi)圓￠125. mm臺階深16.3mm (圖紙要求￠124.5+0.3+0.0，深度16. mm，分別留0.5 mm和0.3 mm余量)，￠11+0.02孔在車床鉆孔至￠10，此孔未精加工之前作為加工4個￠11工藝沉孔時壓緊零件用。
67±0.02尺寸留1-2mm余量。
(2)加工主視圖所需尺寸，在機(jī)床上校正夾具的坐標(biāo)方向并壓緊夾具，把模板放置在01工位上壓緊，再把殼體放置于模板上，以殼體外圓￠132 mm和鑲件80mm尺寸定位工件，用一支M10內(nèi)六角螺絲穿過殼體￠10通孔壓緊零件(見圖四)，找出內(nèi)圓￠125. mm中心為加工零點值X1Y1，并把其輸入到數(shù)控機(jī)床內(nèi)，首先加工4個￠11工藝沉孔，加工￠7通孔時，由于孔較深，為防止鉆頭拆斷，必須采用G83啄鉆方式。
加工完4個￠11工藝沉孔后，用4支M6內(nèi)六角螺絲穿過￠11沉孔壓緊零件，拆去原先M10壓緊螺絲。
用中心鉆分別定位M4螺紋孔，￠3+0.02孔￠9+0.02孔，中心鉆選用英寸中心鉆，選用該中心鉆的特點是，定位孔時通過深度控制，一次把定位和孔口倒角加工完，減少孔口倒角工序。
M4螺紋孔按鉆底孔￠3.3后用M4絲攻攻牙，￠3+0.02￠9+0.02孔分別采用鉆孔、粗鏜、精鏜，￠11+0.02孔已有￠10底孔，采用粗鏜、精鏜。
粗鏜時單邊留0.15余量精鏜，這樣既可保證加工精度，亦能充分發(fā)揮加工中心的高效率性，在加工過程中，為防止鋁屑粘刀，提高加工表面粗糙度，必須加冷卻液，具體的切削參數(shù)，粗鏜主軸1500r/m，進(jìn)給速度50mm/m，精鏜主軸轉(zhuǎn)速2000 r/m，進(jìn)給速度40 mm/m，完成孔的加工后，精銑B面與￠15沉孔平面，B面只有0.3 mm余量，采用￠20平刀一次精銑到尺寸，為避免在B面上留下進(jìn)退刀痕跡，必須采用切線進(jìn)退刀方式，切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速S1000 r/m，進(jìn)給速度為200 mm/m，￠15沉孔平面加工采用￠8平刀一次精加工到尺寸，進(jìn)刀和退刀也采用切線進(jìn)刀和退刀方式，加工程式見附表程式0001。
完成主視圖所需加工尺寸后，利用加工中心Y方向讀數(shù)測量出67±0.02的實際距離，計算出加工余量，為在02工件加工67±0.02作準(zhǔn)備，測量方法是用￠10零位棒，在01工位的加工零點，也是￠11+0.02孔的中心Y向讀數(shù)為零，再移動Y向工作臺，使零位棒接觸67±0.02側(cè)面，Y向讀數(shù)會顯示實際距離，這樣的測量方法只需用于首件加工，以后加工就不需要。
(3) 上視圖尺寸的加工，把零件與模板構(gòu)成的整體從工位01移置于工位02上(見圖四)，壓緊后，X方向加工零點與01工位數(shù)值相同，Y方向加工零點定在￠18+0.02孔中心上。
首先用￠16平刀粗銑67±0.02尺寸，加工時根據(jù)在01工位測量出67±0.02余量是多少，留0.3 mm余量精銑，粗銑完后用中心鉆定位￠18+0.02孔和M5螺紋孔，M5螺紋孔的加工按鉆底孔￠4.2后用M5絲攻攻牙，￠18+0.02孔的加工過程，分別采用￠12鉆頭鉆孔，￠16平刀擴(kuò)孔，￠17.7鏜刀粗鏜，￠18鏜刀精鏜，要注意的是，由于￠18+0.02孔較深，鉆孔必須采用G83啄鉆方式，以方便鋁屑排出而防止鉆頭拆斷。
鏜孔時，要采用剛性好的鏜刀，鏜孔完后用￠16平刀精銑67±0.02到尺寸。
(4)最后加工后視圖面各孔，從02工位拆下模板和零件，把模板重新裝夾在01工位上，用殼體外圓￠132和￠9+0.02孔定位后壓緊。
加工零點和主視圖加工零點數(shù)值相同，首先用中心鉆定位M6螺紋孔，￠5.5+0.02孔，￠11沉孔已加工￠7通孔，直接用￠11平刀擴(kuò)孔，M6螺紋孔的加工按鉆底孔￠5.1后用M6絲攻攻牙，￠5.5+0.02孔按鉆底孔￠5.1后用￠5.5鏜刀精鏜到尺寸。
參考文獻(xiàn)：
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