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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：殼體零件是機器或部件的基礎零件，它承載著軸、軸承、箱體等有關零件，連接成部件或機器，因此殼體零件的加工至關重要，它影響機器的裝配精度、工作精度、使用性能和壽命。
根據本人對加工殼體零件的了解，談談如何在加工中心上加工殼體零件。
關鍵詞：殼體零件、定位基準、工件裝夾、槽
1.引入
殼體零件的結構較復雜，內部呈腔形，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。
現以一實例進行加工的工藝分析。
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
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。
在選擇定位基準時，要全面考慮工件的加工情況，保證工件定位準確，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，應盡量選擇工件上的設計基準作為定位基準，根據以上原則和圖紙分析，加工表面的設計基準是底面。
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，在零件的側面限制一個繞孔轉動的自由度，實現完全定位;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，要根據工件上已選定的定位基準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.夾具的結構及有關元件不得影響刀具的進給運動，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生干涉。
2.必須保證最小的夾緊變形，在機械加工中，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域，保證加工精度3.要求夾具裝卸工件方便。
4.夾具結構力求簡單。
5.夾具應便于在機床工作臺上裝夾。
數控機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，在零件的側面限制一個繞孔轉動的自由度，這種定位方法裝夾比較復雜，而一面兩孔定位相對前者設計簡單，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，夾緊力的方向對著底面，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。
因為它沒有從側面水平引入的位置，如果沒有預鉆孔，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，選擇左下側圓弧的終點為起始位置。
然后以較小的進給率切入所需的深度(在底部留出1mm的余量)，再以直線插補運動在兩槽中心線進行粗加工。
粗加工后并不需要退刀，可以在同一位置進給到最終深度。
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圓弧終點開始進行精加工。
選擇順銑模式，主軸正轉，刀具必須左補償，因此應先精加工下側輪廓。
這里刀具可以直接趨近直線輪廓建立刀具半徑補償，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償不能在圓弧插補模式中啟動。
槽的精度的控制可以通過修改刀具半徑補償和長度補償來實現。
攻螺紋可由G84固定循環指令來完成。
循環期間絲錐向下進給，到達指定深度，主軸反轉，絲錐退出工件。
攻螺紋推薦在工件表面上方12mm的切入量，編程時攻螺紋的進給速度計算公式如下：
進給速度(mm/min)=主軸轉速(r/min)×螺距(mm)
編程只需知道各坐標點即可完成，現略。
6.小結
本文針對簡單殼體零件進行工藝分析，雖然簡單，但多數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：
[1]田春霞 數控加工工藝 北京：機械工業出版社，2005
[2]李斌等 數控加工技術 北京：高等教育出版社，2001
[3]唐應謙 數控加工工藝學 北京：中國勞動社會保障出版社，2000
典型殼體零件加工工藝及夾具設計【2】
摘要：本文主要介紹殼體零件的數控加工中夾具裝夾設計及加工工藝分析，闡述保證零件位置公差的關鍵問題和裝夾零件時的注意事項。
關鍵詞：殼體零件;裝夾設計;加工工藝
在機械加工中，由機床、夾具、刀具與被加工工件一起構成了這一加工過程的一個整體，這一整體稱為機械加工工藝系統。
因而，分析機械加工精度的過程，也就是分析這一工藝系統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，而機床、夾具又是這一工藝系統的重要組成部分，復雜的零件常用數控加工以達到其各種技術要求，在加工零件之前必須進行工藝規劃分析和設計，目的是希望得到使用數控機床后的最佳工藝制造流程，最大限度地提高生產效率。
對于殼體零件，采用數控加工，可有效提高零件質量，安裝容易，改善傳動性能，延長產品使用壽命，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要保持相互垂直關系。
(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) 盡量發揮機床的各種工藝特點，追求最大限度地發揮數控機床的綜合加工能力特長(多工序集中的工藝特點)，應在生產流程中配置最少的機床數量、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，應妥善安排各臺機床和生產線的手工調整和檢測等工作，即人工干預的影響。
三、關鍵裝夾工具的解決方案
夾具的作用是使工件相對于機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、位置所依據的基準稱為設計基準。
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、位置所依據的基準稱為工序基準。
在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。
二是定位副制造不準確產生的誤差，夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，其實際尺寸(或位置)都允許在規定的公差范圍內變動。
加工此零件，首先要解決裝夾問題，這是加工的前題和準備工作，必須要做好，也就是要制作一套工裝夾具，是用來確保￠18+0.02孔與各位置公差達到圖紙要求，下面對夾具進行設計。
夾具如圖二所示(已省略安裝螺絲及零件壓緊螺絲)，在夾具上設置了兩個工位01和02，工位01的定位基準為圖示的A、B、C三個平面，三平面于空間構成工位01的坐標標系。
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的定位基準是圖示的A1、B1、C1三個平面，同樣此平面于空間亦構成工位02的坐標系，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，此夾具的制造關鍵在于保證兩坐標系的平行與垂直關系，夾具制造完后，須經嚴格檢驗，方向投入生產加工使用。
四、主要加工工藝規劃
(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，在機床上校正夾具的坐標方向并壓緊夾具，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內六角螺絲穿過殼體￠10通孔壓緊零件(見圖四)，找出內圓￠125. mm中心為加工零點值X1Y1，并把其輸入到數控機床內，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，粗鏜主軸1500r/m，進給速度50mm/m，精鏜主軸轉速2000 r/m，進給速度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面上留下進退刀痕跡，必須采用切線進退刀方式，切削參數主軸轉速S1000 r/m，進給速度為200 mm/m，￠15沉孔平面加工采用￠8平刀一次精加工到尺寸，進刀和退刀也采用切線進刀和退刀方式，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向讀數為零，再移動Y向工作臺，使零位棒接觸67±0.02側面，Y向讀數會顯示實際距離，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：
[1]漆向軍.車工工藝與技能訓練[M].北京：人民郵電出版社，2009.
[2]譚雪松.數控加工技術[M].北京：人民郵電出版社，2009.
[3]于作功.數控銑床和加工中心編程與操作[M].北京：人民郵電出版社，2009.
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