工艺案例参考数控工艺基础第2章2-6本科新

3 ．选择毛坯
该零件材料为 ZL106 铝硅铜合金，毛坯为铸件。在小批量生产类型下， 考虑到零件结构比较简单，所以采用木模手工造型的方法生产毛坯。铸件精 度较低，铸孔留的余量较多且不均匀。 ZL106 材料硬度较低，切削加工性较好。但在切削过程中易产生积屑瘤，影 响加工表面的粗糙度。这些条件和特点在制订工艺规程时应予充分的重视。
图 2 一 95 变速箱壳体
2 ．分析零件的结构特点和技术要求，审查结构工艺性
该零件为某坐标镗床的变速箱壳体，其外形尺寸为 360 mm × 325 mm × 108 mm， 属小型箱体零件，内腔无加强肋，结构简单，孔多壁薄，刚度较差。 其主要加工面和加工要求如下： ( 1 )平行孔系 三组平行孔用来安装轴承，因此都有较高的尺寸精度（ IT7 ）和形状精度 （圆度0.012 mm ）要求，表面粗糙度 Ra=1.6μm，彼此之间的孔距公差 为±0.1 mm 。 ( 2 )端面 A 端面 A 是与其他相关部件连接的结合面，表面粗糙度 Ra = 1.6 mm，三组 孔均要求与 A 面垂直，允差为0.02mm 。 ( 3 )装配基准面 B 在变速箱壳体两侧中段，分别有两块外伸面积不大的安装面 B，它是该零 件的装配基准。为了保证齿轮传动位置和传动精度的准确性，B 面要求与 A 面 垂直，其垂直度允差为 0.01 mm , B 面与Ф146 mm 大孔的中心距离为 124 mm ±0.05 mm，表面粗糙度 Ra＝3.2 μm。 ( 4 )其他表面 除上述主要表面外，还有与 A 面相对的另一端面、半径为 88 mm 的扇形缺 圆孔及面上的安装小孔（图中尺寸未注出）等。该零件结构简单，工艺性较好。
( 2 )划分加工阶段和确定工序集中的程度 该零件要求较高，刚度较差，加工应划分为粗加工、半精加工和精加工三 个阶段。在粗加工和半精加工阶段，平面和孔交替反复加工，逐步提高精度。 孔系位置精度要求高，三孔宜集中在一道工序、一次装夹下加工出来，其他 平面的加工也应当适当集中。
变形 较小
( 3 )工序顺序安排 根据“先基面，后其他”的原则，开始先将定位基准面加工出来。根据“先面后 孔”的原则，在每个加工阶段均先加工平面，再加工孔。因为平面加工时工件 的刚度较好，精加工阶段可以不再加工平面。最后适当安排次要表面（如小孔、 扇形窗口等）的加工和热处理、检验等工序。拟定的工艺路线如表2一12所示。
2 . 6 . 5 制订工艺规程实例
如图 2 一 95 所示为某坐标锁床的变速箱壳体，材料为 ZL106，内部涂黄漆。 现以在小批生产条件下制订该零件的机械加工工艺规程为例，简要介绍制订 机械加工工艺规程的方法和要点。
1 ．制订工艺规程所需的原始资料
在制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料。 (1) 零件的设计图纸和产品或部件的装配图纸，对于简单的或者熟悉的典型零 件，有时没有装配图纸也可以。 (2) 零件的生产纲领和生产类型。 (3) 现有的生产条件和有关的资料。包括毛坯的生产条件、机械加工车间的设 备和工艺装备情况、专用设备和工装的制造能力、工人的技术水平，以及 各种有关的工艺资料和标准等。 (4) 国内外同类产品的有关工艺资料。 本例着重介绍工艺规程的制定方法，并未针对某个具体的生产单位，故采用 的各项资料均来源于手册和标准。
4 ．选择定位基准和确定工件装夹方式
在成批生产中，工件加工时应采用夹具装夹，但因为毛坯精度较低，粗加工时可以部分 采用划线找正装夹。 为了保证加工面与不加工面有正确的位置以及孔加工时余量均匀，根据粗基准选择原则， 选择不加工的 C 面和两个相距较远的毛坯孔为粗基准，并通过划线找正的方法来兼顾其他 各加工面的余量分布。 该零件为一小型箱体，加 工面较多，且互相之间有较高 的位置精度，故选择精基准时 首先考虑采用基准统一的方案。 B 面为该零件的装配基准，用 它来定位可以使很多工序加工 实现基准重合，但 B 面很小， 用它作为主要定位基准装夹不 稳定，故采用面积较大、要求 也较高的端面 A 作为主要定位 基准，限制三个自由度；用 B 面限制两个自由度；用加工过 程中的Ф146 mm 大孔限制一 个自由度，以保证孔的加工余 量均匀。
5.选择切削用量 (1)背吃刀量 粗车循环时, 确定其背吃刀量αp=3mm，精车时αp=0.25mm。 (2)主轴转速 ①车直线和圆弧轮廓时的主轴转速查表取粗车的切削速度 Vc=90m/min, 精车的切削速度νc=120m/min, 根据坯件直径( 精车时取平均直径), 利用公式计算, 并结合机床说明书选取: 粗车时, 主轴转速n=500r/min; 精车时, 主轴转速n=1200r/min。 ②车螺纹时的主轴转速用下式计算, 取主轴转速n=720r/min。 (3)进给速度 n<=(1200/P)-k 先选取进给量, 然后计算进给速度。 粗车时, 选取进给量f=0.4mm/r, 精车时, 选取 f=0.15mm/r, 计算得: 粗车进给速度vf=200mm/mim 精车进给速度vf=180mm/min。 车螺纹的进给量等于螺纹导程, 即f=1.5mm/r。 短距离空行程的进给速度取vf=300mm/min。
通过上述分析, 采取以下几点工艺措施。 (1)对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸, 因其公差数值较小, 故编 程时不必取平均值, 而全部取其基本尺寸即可。 (2)在轮廓曲线上, 既有过象限圆弧, 又有改变进给方向的轮廓曲线, 因 此在加工时应进行机械间隙补偿, 以保证轮廓曲线的准确性。 (3)坯件左端装夹, 右端面应先车出并钻好中心孔。 毛坯选￠60mm 棒料。
7. 填写工艺文件
零件的机械加工工艺路线制订完以后，必须将上述各项内容填写在工艺 文件上，以便遵照执行。
典型零件的数控车削工艺分析
轴类零件数控车削工艺 如图5.41所示零件, 试对其进行数控车削加工工艺的制定, 所用 机床为CJK6132数控车床。
图5.41
1.零件图样工艺分析 该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧等表面组成。其中多 个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求。尺寸标注完整, 轮廓描述清楚。零件材料为45钢, 无热处理和硬度要求。
( 1 )平行孔系 三组平行孔用来安装轴承，因此都有较高的尺寸精度 （ IT7 ）和形状精度（圆度0.012 mm ）要求， 表面粗糙度 Ra=1.6μm， 彼此之间的 孔距公差为 ±0.1 mm 。
( 2 )端面 A 端面 A 是与其他相关部件连接的结合面， 表面粗糙度 Ra = 1.6 mm， 三组孔均 要求与 A 面垂直， 允差为 0.02mm 。
4 ．选择定位基准和确定工件装夹方式（下页）
在成批生产中，工件加工时应采用夹具装夹，但因为毛坯精度较低，粗 加工时可以部分采用划线找正装夹。 为了保证加工面与不加工面有正确的位置以及孔加工时余量均匀，根据 粗基准选择原则，选择不加工的 C 面和两个相距较远的毛坯孔为粗基准，并 通过划线找正的方法来兼顾其他各加工面的余量分布。 该零件为一小型箱体，加工面较多，且互相之间有较高的位置精度，故 选择精基准时首先考虑采用基准统一的方案。 B 面为该零件的装配基准， 用它来定位可以使很多工序加工实现基准重合，但 B 面很小，用它作为主 要定位基准装夹不稳定，故采用面积较大、要求也较高的端面 A 作为主要 定位基准，限制三个自由度；用 B 面限制两个自由度；用加工过程中的 Ф146 mm 大孔限制一个自由度，以保证孔的加工余量均匀。
图5.43
1.零件图样工艺分析 该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺 纹等表面组成, 其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和 表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整, 符合数控加工尺寸标注要 求; 轮廓描述清楚完整; 零件材料为45钢, 切削加工性能较好,无热处 理和硬度要求。 通过上述分析, 制定工艺时采取以下几点措施。 (1)零件图样上带公差的尺寸, 因公差值较小, 故编程时不必取其平 均值, 而取基本尺寸即可。 (2)左右端面均为多个尺寸的设计基准, 相应工序加工前, 应该先将 左右端面车出来。 (3)内孔尺寸较小, 镗1:20锥孔与镗￠32孔及15º 斜面时需掉头装夹。
表 2 12 变 速 箱 加 工 工 路 线
6 ．设计工序内容
( 1 )选择机床和工装 根据小批量生产类型的工艺特征，选择通用机床和部分专用夹具来加工，尽 量采用标准的刀具和量具。机床的型号名称和工装的名称规格见表 2 一 12 。
( 2 )加工余量和工序尺寸 以端面加工为例，查表得余量为
查表修正法 根据各企业长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量资料，制成各 种表格并汇编成手册。如机械加工工艺手册、机械工艺工程师手册、机械加工工 艺设计手册等。 确定加工余量时，可查阅这些手册，再根据本单位的实际情况进行适当的修 正后确定。目前，这种方法运用较为普遍。 单件小批量生产中，加工中、小零件时，其单边加工余量可参考如下数据。
2.装夹方案的确定 内孔加工时以外圆定位, 用三爪自动定心卡盘夹紧。加工外轮廓 时, 为保证一次安装加工出全部外轮廓, 需要设一圆锥心轴装置(见 图5.44双点划线部分), 用三爪卡盘夹持心轴左端, 心轴右端留有中 心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。
6.数控加工工艺卡片的拟订 将前面分析的各项内容综合成表5-2所示的数控加工工艺卡片,此表 是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工 的指导性文件, 主要内容包括:工步顺 序、工步内容、各工步所用的 刀具及切削用量等。
轴套类零件
如图5.43所示
轴承套零件, 试分析其数 控车削加工 工艺(单件小 批量生产), 所用机床为 CJK6240。
图
4.选择刀具 (1)粗车选用硬质合金90º 外圆车刀, 副偏角不能太小, 以防与工件轮廓 发生干涉, 必要时应作图检验, 本例取kr'=35º 。 (2)精车和车螺纹选用硬质合金60º 外螺纹车刀, 取刀尖角εr=59º 30', 取刀尖圆弧半径 rε=0.15~0.2mm。 刀具及其参数见表5-1数控加工刀具卡片。