复杂壳体零件的加工工艺与数控编程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)
79
78
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。
77
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
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)
79
78
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。
77
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