较复杂零件的数控加工

【摘 要】通过对较复杂零件进行工艺性分析及夹具设计来探讨较复杂零件的加工方式，通过相应夹具设计有效地加工出零件，减少工件的装夹和定位时间，提高加工效率和加工精度。

【关键词】数控铣床；夹具；加工；工艺分析

机械零件中的常用零件，通常起支撑和导向的作用。在使用性能上面要求有一定的塑性，有较高的耐磨性和抗疲劳强度，该零件的结构较复杂，且有较高的尺寸精度、形状精度和表面质量的要求，从加工的角度来考虑单件小批生产方式与大批量生产的异同，单件小批生产方式，因为数量只有一个或很少，所以，加工方式只考虑单件加工所需采用的工艺和手段即可；而大批量生产时，加工方式就要考虑成批加工所需采用的工艺和手段，比如需要考虑采用或制作一些工装胎具，以便适应大批量生产时保证加工的效率。由于本产品要加工5000件，故要采用批量生产的方法，因此按若干工序设计夹具辅助加工。

1零件图描述

该零件图描述的是一个连接件，主要作用是起到连接和紧固的作用，但由于该零件较复杂，曲面多，因此要设计相应的夹具来进行加工。

2零件的工艺分析

2.1结构分析

该零件比较复杂，主视图中外轮廓由几个圆弧R组成，侧面有6个?5的孔，前面有两个孔边倒角的?4孔和一个?7孔，30×14的内槽，后面有两个孔边倒角的?4孔，零件的侧壁的厚度为13.0mm，后壁的厚度为9.0mm，前面内槽边距也为9.0mm，零件的倾斜角度为37度，R51圆弧的切线的角度为100度。

零件左视图由若干段圆弧构成，倾斜角度为25度，厚度为6.3mm，局部放大图反映的是零件的上部分的详图，给出了三个孔的定位尺寸和定形尺寸，且三个孔是垂直于曲面。此零件结构细长，加工工艺性差，且曲面复杂，大批量加工，因此要设计相应的夹具来辅助加工。

技术要求分析：该零件加工要求高，装夹时要考虑定位的精度情况，同时还要考虑多次装夹的定位精度的问题。

2.2加工工艺分析

该零件比较复杂，加工面多，需要加工中心来进行加工。但由于该零件不好装夹，同时该零件孔比较多，可以考虑使用孔来进行定位和夹紧，因此需要设计一个工艺台来加工出该零件的空间外形，再在加工其他部分时把工艺台去除掉。

具体工艺：（1）装夹毛坯，加工零件的空间外形；（2）反向装夹，加工出零件的工艺台（包括两个定位孔和三个螺纹孔）；（3）以零件的工艺台定位，加工该零件的孔及内槽，另外加工一个固定内槽；（4）以孔和槽定位，加工零件的其他部分；（5）去毛刺。

3具体加工方案

3.1确定毛坯的形式

通过计算，毛坯尺寸采用180×40×80的铝。此种材料的切削性能好，是一种易于切削加工的材料，具有重量轻、硬度强度较低，导热系数和线膨胀系数大等特点。

3.2刀具的选择

与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数，选取刀具时，要使刀具与被加工表面尺寸和形状相适应，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时，采用硬质合金刀片铣刀，加工凹槽是选用键槽铣刀。

3.3切削用量的选择

选择切削用量参数时，要综合考虑数控铣床的主要参数指标和切削用量手册两个方面的因素。铣削加工时其加工参数包括切削速度、进给速度和吃刀深度。

切削速度是铣刀切削刃最大直径处的线速度，单位常用m/min表示，用Vc表示，Vc与主轴转速之间的关系是Vc=，单位是m/min。

式中， D――铣刀直径，单位mm；――主轴转速，单位r/min。

选择切削速度一般都是根据切削用量手册或刀具手册提供的切削参数中Vc值，根据公式Vc=结合刀具直径值来推算出主轴转速：

例如选用Φ16的硬质合金的铣刀，查表确定切削速度为200m/min-400 m/min，则

进给速度在铣床上指的是工件相对于原地旋转的刀具沿进给方向移动的速度。铣削工艺学传统理论规定其有三种示值单位。

每齿进给量：指铣刀每转过一个刀齿时，工件沿着进给方向移动的距离，单位为mm/z，z为铣刀的齿数。

每转进给量：指的是铣刀每转过一转时，工件沿着进给方向所移动的距离，单位是mm/z。

每分钟进给量：指的是一分钟内工件沿着进给方向所移动的距离，单位是mm/min。

例如采用Φ16的硬质合金的铣刀，根据刀具最大吃刀量和加工工件材料给定的经验值，以及考虑刀具的使用寿命，可以考虑把粗加工吃刀量取1mm。

4 工艺设计及夹具设计

1）首先采用虎钳装夹毛坯，加工出零件的空间外形。

2）反向装夹时，以已加工的曲面为定位面，修改台虎钳的固定钳口和活动钳口，使其能够装夹该零件，同时加工出该零件的工艺台的定位孔和螺钉孔。

3）以工艺孔定位，用螺钉把工件固定在四轴加工中心的夹具上，加工该零件的孔、槽及工艺槽。

4）以孔进行定位和夹紧，同时以工艺槽和内槽进行夹紧，加工该零件的其他部分。

5 加工工艺安排表

总结，该零件比较复杂，要设计多种夹具辅助数控加工，最终取得了较好的加工效果，因此，只要正确的装夹工件、选择刀具，采用合适的加工方法，设计适当的夹具辅助加工，合理编程就能够加工出所需要的零件。

【参考文献】

[1]王增杰.华中系统数控铣工/加工中心操作工技能训练[M].人民邮电出版社，2010