复杂壳体零件的加工工艺与数控编程

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机电工程技术 2013 年第 42 卷第 03 期
研究与开发
DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2013. 03. 019
复杂壳体零件的加工工艺与数控编程
何小江
(西安导航技术研究所, 陕西西安 710068)
摘要:壳体类零Βιβλιοθήκη Baidu广泛应用于电子行业中,具有外形复杂、薄壁、形位公差要求严等特点,实际生产过程中,具有一定加工难
机械工业出版社,2003. [4] 敖春根. 用 MasterCAM 软件编程的腔体模具零件的数
控加工技术 [J] . 机电产品开发与创新,2006 (5): 170-172.
作者简介:何小江,男,1983 年生,重庆人,硕士。研究 领域:机加工艺与数控编程。已发表论文 1 篇。
(编辑:向 飞)
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何小江 复杂壳体零件的加工工艺与数控编程
研究与开发
2.1 图形准备[3] 将 1∶1 比 例 的 AutoCAD 文 件 导 入 到 Master⁃
CAM 中,每一个加工面放在一个图层上。 2.2 刀具设置
本文 在 加 工 中 运 用 到 ϕ 16 mm、 ϕ 8 mm、 ϕ 6 mm 、 ϕ 4 mm 、 ϕ 3 mm 、 ϕ 1.5 mm 的平 刀, ϕ 1 mm 的中心钻,以及 ϕ 1.8 mm, ϕ 2.7 mm, ϕ 3.75 mm 、 ϕ 5.3 mm 钻头,及 M2、M3、M4 右 旋螺纹挤压丝锥。 2.3 刀具路径
(3) 攻丝 采用 M3、M4 右旋螺纹挤压丝锥攻 螺纹,注意转速、进给速度、下刀速度等参数, 以防丝锥断裂,导致零件报废。 2.4 模拟加工
MasterCAM 具有实体模拟功能,可以检查刀 具是否有碰撞、干涉等。 2.5 小结
本零件六个面都为加工面,上下平面形状基 本一致,只是多了两个 (26×6) mm,(25×6) mm 的大凸耳而已。左右侧面、前后侧面均对称,因 此数控编程时用到了挖槽铣、外形铣、点孔、钻 孔、攻丝等功能。局部清角时为了减少走刀路 径,应适当做辅助线。铣左右侧面的时候,要考 虑到上下面凸耳的圆角,编程时应考虑余量,防 止将凸耳圆角铣掉。同时,调面装夹加工时,一 定要注意对刀原点。
图 2 零件三维示意图
2.3.3 孔加工路径 (1) 点孔 采用 ϕ 1 mm 的中心钻,运用 G81
方式钻定位用孔,孔深 1 mm。 (2) 钻螺纹底孔采用G83指令,分别用 ϕ 2.7,
ϕ 3.75 钻头钻 M3,M4 螺纹底孔。对 M4 螺纹孔, 底孔应钻 10 mm 深,M3 底孔应钻至比凸耳高度深 1~2 mm,也就是钻至-9 mm。
参考文献: [1] 王维. 数控加工工艺及编程 [M] . 北京:机械工业出
版社,2001. [2] 张 灶 法 , 陆 斐 , 尚 洪 光. MasterCAM X 实 用 教 程
[M] . 北京:清华大学出版社,2009. [3] 吴长德. MasterCAM 9.0 系统学习与实训 [M] . 北京:
1.3.2 热处理
为了防止后续加工变形,对材料进行低温去
应力退火,零件在低于 270 ℃时入炉,随炉升温
至 270 ℃,保温 3 小时,出炉空冷至室温。
1.3.3 精铣
热处理完成后,精铣零件外形至尺寸 (2160+0.1×
193 × 1460 + ) 0.1 mm, 保 证 各 面
,上下表面
收稿日期:2012-11-20
HE Xiao-jiang
(Xi'an Navigation Technology Institute,Xi’an710068,China)
Abstract: Housing parts are widely used in electronics industry, often have complex shape, thin-walled, strict form and position tolerances characteristics. There are many difficulties to manufacture such parts. In this paper, Detailed manufacturing process and MasterCAM CNC Programming method were introduced on a typical housing part. This study has reference valve for actual production. Key words: housing parts;thin-walled;process methods;MasterCAM
线切割完成后,零件大部分尺寸已加工完 成。局部需要电火花清角,不再详述。
2 数控编程[1]
本文运用 MasterCAM 9.0 软件数控编程,Mas⁃ terCAM 是美国 CNC software Inc 公司开发的基于 PC 平台的 CAM 软件。它集二维绘图、三维实体造 型、曲面设计、数控编程、刀具路径模拟等功能 于一身,对系统运行环境要求较低,MasterCAM 强项在数控编程尤其在加工二维产品时,能够直 接读取 AutoCAD 零件图,也可自行绘制二维轮廓 图,无需三维造型,简单易学,产生的 NC 程序简 单高效[2]。
加工过程中最难控制的是材料内部应力导致的变
形。因此,合适的工艺方案是加工好本零件的关
键。 1.3 具体工艺方案 1.3.1 粗加工
零件毛坯为 ( ϕ 250×220) mm 的棒料,用普 通铣床铣六面至 (218×195×148) mm,要求各面

,作为粗基准。在零件中间粗掏
(150×90×148) mm 内腔,利于热处理。
总之,本零件的数控编程工作量较大,但并 不是特别复杂,关键在于细心,考虑周到。对图 形要多检查几遍,以防出错。
3 结束语
薄壁类零件难点在于控制加工过程中的变 形,通过以上工艺安排,零件加工出来满足要 求。运用 MasterCAM 进行二维数控编程,简单, 易学。本文通过典型壳体类零件的加工,详细介 绍了工艺方法和编程过程,对这种薄壁类零件的 生产具有一定借鉴作用。
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研究与开发
机电工程技术 2013 年第 42 卷第 03 期
图 1 零件外形图
,作为后续数控加工定位精基准。数控铣
在 DMC75V 加工中心上完成,具有高转速、高精 度等特点。先铣上表面内腔凸台深度,铣密封 槽,然后加工螺纹孔,最后铣各凸耳外形。完成 上表面加工后,调转装夹,铣下表面。然后铣左 右侧面加强筋,最后铣前后侧面。数控铣应以零 件正中间为定位基准,加工时注意刀具转速、进 给、吃刀量参数的控制,确保加工质量。 1.3.4 数控线切割
1 工艺方案
1.1 零件分析 零件材料为硬铝 2A12 T4,最大外轮廓尺寸
(2160+0.1×193×1460+0.1) mm,如图 1 所示。三维模型 如图 2 所示。壳体壁厚为 3 mm,属于典型薄壁、 深腔类零件。零件上下表面除四角外,上下面对 称。零件表面有 1 条 1.78 mm×1.19 mm 密封槽,沿 壁四周中心分布, 6 个 10 mm×7 mm 凸耳上各有 一 个 螺 纹 孔 M3-6H, 下 表 面 4 角 凸 耳 处 各 有 一 个 ϕ 6.3 mm 的通孔。零件上下表面中间凸台及四 周处另有 8 个 M4-7H 深 8 的螺纹孔。
本文以加工正面为例,说明刀具路径的生成。 2.3.1 挖槽加工[4]
在铣正面内腔凸台深度的时候,采用挖槽加 工。运用 ϕ 8mm 平刀,采用一般挖槽方式,分层 铣深。X、Y、Z 方向不留预留量。为了减少走 刀,作辅助线以限定走刀范围。 2.3.2 外形铣加工
铣密 封 槽 时 , 利 用 外 形 铣 削 方 式 。 采 用 ϕ 1.5mm 平刀,沿密封槽内外外形线走刀,分层 铣深,注意吃刀量和进给速度,为了防止刀具折 断,每次吃刀 0.1 mm,转速为 1 000 r/min,进给 为 50 mm/min。周围凸耳的铣削同样采用外形铣削 方式,采用 ϕ 8 平刀,分层铣深。铣完后,再用 ϕ 6 平刀清角凸耳外形至 R3。
腔体内部有几处竖直的凸台,深度、形状不 完全相同。要求较高的平面度和垂直度。壳体左 右侧面对称分布有 17 个 90 mm×5 mm 加强筋,前 后侧面上下各有一条宽 3 mm,深 1 的连筋与壳体 本体相连。 1.2 工艺分析
本零件六个面都为加工面,而且上下表面、
内腔凸台要求
。零件最终壁厚为 3 mm,
度。以一个典型壳体零件为例,详述了其工艺方法及 MasterCAM 软件数控编程方法,对实际生产过程具有一定参考意义。
关键词:壳体;薄壁;工艺方法;MasterCAM
中图分类号:TG659
文献标识码:A
文章编号:1009-9492 (2013) 03-0077-03
Complex Housing Part’s Manufacturing Process and CNC Programming
数控铣完成后,零件的外形已加工到位。剩 下内腔的凸台还没有加工,由于零件壁薄,腔 深,因此安排线切割一次切割内腔凸台成形。本 零件在 ROBOFIL1020 数控慢走丝线切割机床上完 成内部凸台一次切削成形,整个零件切削下来耗 时共计 17 个小时左右。为了控制变形量,零件底
部应垫上垫铁。为保证加工精度,线切割应与数 控铣采用相同的定位基准。 1.3.5 数控电火花
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