加工中心技师论文薄壁件的数控铣削加工及工装设计

国家职业资格全国统一鉴定

加工中心技师论文

(国家职业资格二级)

论文题目: 薄壁件的数控铣削加工及工装设计

姓名：

身份证号：

准考证号：

所在省市：江苏省南京市

所在单位：

薄壁件的数控铣削加工及工装设计

姓名：

单位：

摘要: 薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但薄壁零件很难加工，原因是薄壁零件

刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，

不易保证零件的加工质量。但是薄壁零件尺寸较大、加工余量大、

相对刚度较低。在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，易发

生加工变形，不易控制加工精度和提高加工效率。加工变形和加工

效率问题已成为薄壁结构加工的重要约束本文就以典型薄壁零件的

数控加工进加工分析，解决以上问题为更好的加工薄壁零件提供了

好的依据及借鉴。

关键词：薄壁；工装设计；工艺分析；数控编程

一、计算机辅助制造

计算机辅助制造(computer aided manufacturing)是指在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程。简称CAM。除CAM的狭义定义外，国际计算机辅助制造组织(CAM-I)关于计算机辅助制造有一个广义的定义：“通过直接的或间接的计算机及企业的物质资源或人力资源的联接界面，把计算机技术有效地应用于企业的管理、控制和加工操作。”按照这一定义，计算机辅助制造包括企业生产信息管理、计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助生产、制造3部分。计算机辅助生产、制造又包括连续生产过程控制和离散零件自动制造两种计算机控制方式。这种广义的计算机辅助制造系统又称为整体制造系统(IMS）。采用计算机辅助制造零件、部件，可改善对产品设计和品种多变的适应能力，提高加工速度和生产自动化水平，缩短加工准备时间，降低生产成本，提高产品质量和批量生产的劳动生产率。

二、影响其加工精度的因素

大家都知道影响加工精度的因素很多，其中有以下三方面最为主要。

①受力变形。因工件薄壁，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。②受热变形。切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。③机械振动。在切削力的作用下，容易产生振动和变形。影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

三、提高薄壁零件加工精度的方法

3.1 采用数控机床加工

目前，我国加工此类零件多采用数控机床加工。数控机床具有精度高、稳定性好，刀库大等特点，在加工薄壁零件的过程中，大大的缩短了传统的机加工工艺规程和工时.提高了零件的加工精度。采用数控机床时应注意下面几方面。①装夹方式，采用普通的三爪卡盘容易因受力不均造成工件变形。可以采用开口过渡环、专用卡爪、心轴或专用夹具等避免工件变形。

②合理选择刀具几何角度，减少径向切削力。③合理选择切削用量减少工件变形。④合理编写程序，以达到提高工件加工精度和质量的目的。

3.2 采用高速加工技术

高速加工(HSM或HSC)是二十世纪九十年代迅速发展应用的先进加工技术。通常是指高的主轴转速(10000-100000r/min)、高的进给速度(40m-180m/min)下的铣削加工。高速加工在实际应用中能解决新材料的加工问题，适应表面质量高、精度高、形状复杂的三维曲面加工，减少和避免效率低的电火花加工，解决薄壁零件的加工问题。高速铣削铣削力小，有较高的稳定性，可高质量地加工出薄壁模具和整体结构式零件。如高速切削可使飞机大量采用整体结构零件，明显减轻部件重量，提高零件可靠性，减少装配工时。在数码产品或继电器产品中，薄壁模具加工困难，但采用高速铣削技术可以大大改善。能加工出壁厚0.2mm，壁高20mm的薄壁零件。

3.3 进刀和退刀方法

每次当一个铣刀刀片进入切口时，切削刃可能会遭受到冲击载荷影响，这取决于切屑截面、工件材料和切削类型。对于铣削过程来讲，切削刃和工件材料之间最初接触及最终接触的类型是否合适是极为重要的。另外，对于切削刃的进入和退出，准确定位刀具也很重要。

在第一种情形下，刀具的中心线完全位于工件宽度之外，并且刀片进入时最外端的刀尖会受到猛烈碰撞，这意味着刀具最敏感的部位易受到初始的冲击载荷影响。刀片也会离开切口仅保持刀尖接触，这意味着会将切削力完全施加到刀片的最外端，并保持到刀片突然脱离工件为止。这就是冲击卸载力。

在第二种情形下，刀具的中心线及工件边缘处于同一条直线。当切削厚度处于最大值时，刀片便会离开切口，并且在刀片进入和退出时冲击载荷会非常高。

在第三种情形下，刀具的中心线完全位于工件宽度之内。当刀片进入切口时，初始撞击更多会沿着切削刃，而远离敏感的刀尖；并且在刀片退出时，刀片会逐渐地离开切口。

这种使切削刃离开工件材料的方式是非常重要的。在逐渐接近切口末端时，剩余材料会稍微退开，从而减少了刀片间隙。另外在将切削排出时会顺着刀片表面产生瞬间张力，并且常常会导致在工件上形成毛刺的风险。这种张力可确保在此风险下切削刃的安全性。

当刀具的中心线及工件边缘一致或非常靠近时，这种情形便非常明显。此时，铣刀应以一定的正前角而不是负前角（工件及切削刃的夹角）离开工件。当工件表面上存在空间时就会出现问题。在这种情形下，常用的解决方案是选择更坚固的切削刃，同时还有时必须重新考虑齿距或刀片槽形。在考虑所有方方面面的同时，应将铣削工序看作为一个整体，以获得最合适的刀具和刀片类型。

四、零件图纸分析

4.1 尺寸标注应符合加工的特点

在编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。

4.2 零件图的完整性及正确性分析

在程序编制中，必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素，参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。

4.3 零件技术要求分析