项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制

漳州职业技术学院机械系数控教研室项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制22项目能力目标：•1.会分析异形类零件的工艺特点及其定位与装夹；•2.会检索异形类零件加工工艺相关工艺资料和工艺手册，从中获取完成当前工作任务所需要的工艺知识及数据，并识别异形类零件加工工艺领域内的常用术语；•3.会对中等以上复杂程度异形类零件图进行数控加工工艺性分析,包括:分析零件图纸技术要求，检查零件图的完整性和正确性，分析零件的结构工艺性，并进行相应的工艺处理；•4.会拟定中等以上复杂程度异形类零件数控加工工艺路线,包括:选择孔系、平面加工方法，划分加工阶段，划分加工工序及工步，确定加工顺序，确定加工路线；•5.会选择数控加工中等以上复杂程度异形类零件孔系、平面的数控加工刀具；•6.会选择数控加工中等以上复杂程度异形类零件夹具，并确定装夹方案；•7.会按中等以上复杂程度异形类零件数控加工工艺选择合适的切削用量与机床；•8.会编制中等以上复杂程度异形类零件的数控加工工艺文件。项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制33项目工作任务：1．查阅数控加工工艺书和工艺手册，获取设计图9-1所示支承套零件的数控加工工艺知识及数据；2．分析图9-1所示支承套加工案例零件图纸，进行相应的工艺处理；3．制订图9-1所示支承套加工案例零件的数控加工工艺；4.编制图9-1所示支承套加工案例零件的数控加工工序卡、刀具卡等工艺文件。项目教学学时：2学时项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制44图9-1支承套加工案例支承套加工案例零件说明：该支承套加工案例零件为卧式升降台铣床的支承套，零件材料为45号钢，小批生产。零件毛坯为棒料¢110mm×90mm，长度、外径¢100f9及尺寸在前面工序均已按图纸技术要求加工好。因加工工序较多，若采用普通机床加工需多次装夹，加工精度难于保证，要求采用数控加工。如何设计该支承套加工案例的数控加工工艺？项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制55•异形类零件数控加工工艺设计步骤也包括：机床选择、零件图纸工艺分析、加工工艺路线设计、装夹方案及夹具选择、刀具选择、切削用量选择和填写数控加工工序卡和刀具卡等。•异形类零件数控镗、铣加工工艺与项目五和项目七一样，这里不再赘述，下面主要介绍异形类零件的工艺特点及其定位与装夹。完成工作任务需再查阅的背景知识项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制66资料一：异形类零件的工艺特点异形类零件即外形特异的零件，如图9-2所示的异形支架、图9-3所示的支架等都是外形不规则的零件，这类零件大都需要采用点、线、面多工位混合加工。异形类零件的总体刚性一般较差，在装夹过程中易变形，在普通机床上只能采取工序分散的原则加工，需用工装较多，周期较长，而且难以保证加工精度。而数控机床特别是加工中心具有多工位点、线、面混合加工的特点，能够完成大部分甚至全部工序内容。实践证明，异形件的形状愈复杂、加工精度要求愈高，使用加工中心加工便愈能显示其优越性。图9-2异形支架图9-3支架项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制77资料二：异形类零件的定位与装夹1.对于不便装夹的异形类零件，在进行零件图纸结构工艺性审查时，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。如图9-4所示，该异形类零件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出三个工艺凸耳，再在工艺凸耳上加工出定位基准孔，这样该异形类零件就便于装夹，适合批量生产。图9-4增加毛坯工艺凸耳辅助基准项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制882.若零件毛坯无制出辅助工艺定位装夹基准，可考虑在不影响零件强度、刚度、使用功能的部位特制工艺孔作定位基准。如图9-5所示样板零件数控铣削外轮廓，因该零件轮廓外形不规则，单件生产可以孔作为定位基准，配以带螺纹的定位销进行定位和压紧，在加工过程中，应注意及时更换压紧部位及装卡的位置，以保证加工过程稳定进行。若为批量生产，可以采用专用夹具，即仍以孔定位兼压紧，在零件下方选择不影响样板强度、刚度、使用功能的适当位置钻一个工艺孔（如图9-6所示的虚线孔），并将该工艺孔作为第二个定位孔，以满足一面两销准确而可靠的定位。项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制99图9-5样板零件图9-6增加工艺孔查阅完资料后，现要完成图9-1所示异形支架的数控加工工艺编制。项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1010•1．零件图纸工艺分析•该支承套加工案例零件¢35H7孔对¢100f9外圆有位置精度要求；¢60mm孔底平面对¢35H7孔有跳动要求；2×¢15H7孔对端面C有平行度要求；端面C对¢100f9外圆有跳动要求。该案例零件有互相垂直的两个方向上的孔系，且¢35H7孔对外圆有14mm的偏心距要求，若在普通机床上加工，由于各加工部位在不同方向上，需多次装夹才能完成，这些位置精度要求不能保证且加工效率低；采用立式加工中心加工两个互相垂直的部位，需要两次装夹才能完成；采用带回转工作台的卧式加工中心加工，只需一次装夹即可完成全部工序加工。【完成工作任务步骤】：教学过程设计项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1111•2．加工工艺路线设计•（1）选择加工方法•该支承套加工案例零件毛坯为棒料，因此所有孔都是在实体上加工，为防止钻头钻偏，需先用中心钻钻导向孔，然后再钻孔。为保证¢35H7及2×¢15H7孔的精度，根据其尺寸，选择铰孔为其最终加工方法，故需钻中心孔→钻孔→扩（或粗镗）孔→铰（或精镗）孔。对¢60mm的孔，根据孔径精度、孔深尺寸和孔底平面要求，用粗铣→精铣的方法同时完成孔壁和孔底平面的加工。其余各孔因无精度要求，用钻中心孔→钻孔→锪孔即可达到加工要求。各加工部位选择的加工方案如下：•¢35H7孔：钻中心孔→钻孔→粗镗→半精镗→铰孔；•¢15H7孔：钻中心孔→钻孔→扩孔→铰孔；•¢60mm孔：粗铣→精铣；•¢11mm孔：钻中心孔→钻孔；•¢17mm孔：锪孔（在¢11mm底孔上）；•M6-6H螺孔：钻中心孔→钻底孔→孔端倒角→攻螺纹。项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1212•（2）确定加工顺序•该支承套加工案例零件加工按先主后次、先粗后精的原则确定。为减少变换加工工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，各个加工工位上的加工部位在工作台一次分度下按先主后次、先粗后精的原则加工完毕。具体的加工顺序是：•第一工位（B0°）•钻¢35H7、2×¢11mm中心孔→钻¢35H7孔→钻2×¢11mm孔→锪2×¢17mm孔→粗镗¢35H7孔→粗铣、精铣¢60mm×12孔→半精镗¢35H7孔→钻2×M6-6H螺纹中心孔→钻2×M6-6H螺纹底孔→2×M6-6H螺纹孔端倒角→攻2×M6-6H螺纹→铰¢35H7孔；•第二工位（B90°）•钻2×¢15H7中心孔→钻2×¢15H7孔→扩2×¢15H7孔→铰2×¢15H7孔。项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1313•3．机床选择•该案例零件有互相垂直的两个方向上的孔系需要加工，采用立式加工中心加工两个互相垂直的孔系，需要两次装夹才能完成；采用带回转工作台的卧式加工中心加工，只需一次装夹即可完成全部工序加工。加工内容有钻孔、扩孔、镗孔、锪孔、铰孔及攻螺纹等，所需刀具不超过20把。国产XH754型卧式加工中心工作台尺寸为400mm×400mm，x轴行程为500mm，z轴行程为400mm，y轴行程为400mm，主轴中心线至工作台距离为100～500mm，主轴端面至工作台中心线距离为150mm～550mm，刀库容量30把，定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.01mm，工作台分度精度和重复分度精度分别为7″和4″。故选用国产XH754型卧式加工中心即可满足上述要求。项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1414•4．装夹方案及夹具选择•首先按照基准重合原则考虑选择定位基准。由于¢35H7孔、¢60mm孔、2×¢11mm孔及2×¢17mm孔的设计基准均为¢100f9外圆中心线，所以选择¢100f9外圆中心线为主要定位基准。因¢100f9外圆不是整圆，故用V形块作定位元件，限制4个自由度，支承套长度方向的定位基准，若选右端面定位，对¢17mm孔深尺寸存在基准不重合误差，加工精度不能保证（因工序尺寸的公差为0.5mm），故选左端面定位，限制支承套轴向移动的自由度。工件的装夹简图如图9-7所示。在装夹时应使工件上平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。图9-7支承套装夹示意图项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1515•5．刀具选择•具体刀具规格和种类详见支承套加工案例数控加工刀具卡。•6．切削用量选择•根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或刀具生产厂家推荐的切削用量，选取切削速度与每转进给量，然后根据有关公式计算出主轴转速与进给速度，将计算结果填入数控加工工序卡中。具体切削用量详见支承套加工案例数控加工工序卡。•7．填写数控加工工序卡和刀具卡支承套加工案例数控加工工序卡如表9-1所示支承套加工案例数控加工刀具卡如表9-2所示项目九异形类零件数控综合加工工艺分析编制1616谢谢！