【正文】 21 連桿零件 銑削加工零件圖 零件 圖 的結構分析 連桿零件 的毛坯材 料為 鑄造 鋁合金 ，毛坯尺寸為 180mm100mm30mm,根據(jù)零件圖形、形狀、尺寸分析及毛坯分析。該零件主要由平面 、輪廓、 凸臺 、 球 形 凹槽、 圓弧及 拔模 角 等構成。形狀比較復雜，其零件加工工序較多。為保證其零件精度，定位非常關鍵，經過分析可采用 兩 次定位加工完成，按照基準面先行、先主后次、先粗加工后精加工、先面后孔的原則依次加工。 零件技術要求 分析 連桿 零件的加工精度 等級 為 IT9 級， 未注加工精度 等級 為 IT12 級。 表面粗糙度 上平面 一般為 ， 球形凹槽及型腔為 ,其余為 。 加工定位好才能達到其要求 ， 加工時如果裝夾不當極容易產生振蕩， 所以裝夾、定位是加工質量得以保證的前提條件。 5 3 毛坯的確定 連桿 零件 圖的毛坯采用 鑄造 鋁合金 ， 毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件越好，材料消耗就越少，機械加工的勞動質量也就越少，因此，就會提高機械加工效率，降低成本，但是毛坯的制造成本卻提高了。所以，確定毛坯要從機械加工和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果。 所以 連桿 零件 采用 180mm100mm30mm 的毛坯尺寸進行加工，由于該件是鑄造件，須考慮用到砂型誤差、收縮量及金屬液體流動性差不能充滿型腔等造成余量不均勻，此外，毛坯的扭曲變形量的不同地方造成余量不充分，不穩(wěn)定，因此，要采用數(shù)控銑削加工，其加工面均有充分的余量。 分析毛坯加工中與加工后的變形程度，如對于厚鋁合金板，經淬火時效后很 容易在加工中與加工后變形。 考慮是否采用預防性措施和補救性措施，是對零件加工變形的一個重要保證，所以該零件采用分層加工。 4 制定 工藝方案 根據(jù)零件圖樣分析，制定以下加工工藝方案，選取最佳一 種，（即加工工時最短，且又能保證質量）下面分析三套加工工藝方案進行比較。 方案一： 下料 →銑 3mm 夾持面 →粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→粗銑 ? 40 凸臺→精銑 ? 40 凸臺 → 粗銑 ? 80 凸臺→精銑 ? 80 凸臺 → 粗銑 ? 20 球形凹槽 →精銑 ? 20 球形凹槽 → 粗 銑 ? 50 球形凹槽 →精銑 ? 50 球形凹槽 →粗銑 方型腔 →精銑 方型腔→粗銑 圓角 →精銑圓 角 → 粗銑拔模角 → 精銑拔模角 → 翻面裝夾 → 粗銑底 面 → 精銑底面→ 去毛刺 → 整理。 方案二： 下料 →銑 3mm 夾持面 →粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→粗銑兩個凸臺→精銑兩個凸臺 →粗銑 ? 20 球形凹槽 →精銑 ? 20 球形凹槽 → 粗銑 ? 50 球形凹槽 →精銑 ? 50 球形凹槽 →粗銑 方型腔 →精銑 方型腔 →粗銑 圓角 →精銑圓 角 → 粗銑拔模角 → 精銑拔模角 → 翻面裝夾 → 粗銑底面 → 精銑底面 → 去毛刺 → 整 理。 6 方案三： 下料 →銑 3mm 夾持面 →粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→粗銑兩個凸臺→精銑兩個凸臺→粗銑 兩個球形凹槽 →精銑 兩個球形凹槽 →粗銑 方型腔 →精銑 方型腔 →粗銑 圓角 →精銑 圓角 →粗銑 拔模角 →精銑 拔模角 → 翻面裝夾 → 粗銑底面→ 精銑底面 → 去毛刺 → 整 理。 綜述：方案一的加工順序是先在粗精銑上平面后就對剩余的部位逐 個進行粗銑后在進行精銑，那樣就會每換個加工部位就會再換一次刀，增加換刀的次數(shù)從而增長加工時間，降低生產效率；方案二的加工順序是粗銑上平面和外輪廓后在對其精銑，然后再對剩余相似部分粗銑完后就開始精加工，這樣雖減少了換刀次數(shù)，但也不是最佳的方案；方案三的加工順序是粗精銑上平面和外輪廓后對剩余部粗銑完后就開始精加工。由于粗精加工同一個部位都是用的同一把刀。所以選擇方案三，這有利于提高生產效率，也是最佳方案。 5 設備的選擇 選擇機床 隨著批量的不同，應采用不同的機床進行加工。當零件不太復雜、批量又小時，宜采用 通用的機床；當批量大時，宜采用專用機床；在多品種、小批量生產的情況下，對復雜零件使用數(shù)控機床能獲得較高的經濟效益。選擇機床時，主要考慮以下因素： （ 1）機床規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應， 就是說大件用大機床，小件用小機床。 （ 2）機床的精度應與工件的加工精度相適應，機床精度較低，不能保證加工精度，機床精度較高，會增加生產成本，應根據(jù)工件的精度合理選擇。 （ 3）機床的生產效應應與工件的生產類型相適應，單件小批量生產用通用設備或數(shù)控機床，大批量生產應選高效專用設備。 （ 4）與現(xiàn)有條件相適應，要根據(jù)現(xiàn)有設備及設備負 荷狀況，外協(xié)條件等確定機床，應避免“閉門造車”的出現(xiàn)。 在確定用數(shù)控機床加工時還要注意，不同類型的零件應在不同的數(shù)控機床上加工。數(shù)控車床適于加工形狀比較復雜的軸類零件和由復雜曲線回轉形成的模具內型腔，臥式加工中心和臥室鏜銑床適用于加工各種復雜的型面，如各種曲面、葉輪、葉片、模具等?？傊煌愋偷牧慵门c之相適應的數(shù)控機床來加工，以最大限度的發(fā)揮數(shù)控機床 7 的效益和特點。 結合 連桿 零件圖分析，該零件有平面、凸臺、球形凹槽、方型腔、圓角及拔模角等構成，加工工序復雜。為減換刀和對刀時間，保證其良好的加工精度要求。 并結合我院機床的實際， 機床 最后確定為加工中心 KVC650。 KVC650 加工中心配置 FANUC 0iMC控制系統(tǒng)，功能全、性能可靠、操作方便。機床的各進給坐標軸的運動，采用數(shù)字式交流伺服驅動，具有轉矩脈沖小，低速運轉平穩(wěn)和噪音低等優(yōu)點。附圖 51。 機床 主要參數(shù) 見表 51。 圖 51 kvc650 加工中心 8 表 51 加工中心 主要參數(shù)表 工作臺面尺寸 （長寬） 1370405（ mm） 主軸錐孔 /刀柄形式 24ISO40 / BT40（ MAS403） 工作臺最大縱向行程 650mm 主配控制系統(tǒng) FANUC 0iMateMC 工作臺最大橫向行程 450mm 換刀時間（ s） 主軸箱垂向行程 500mm 主軸轉速范圍 20— 6000( r/min) 工作臺 T型槽 （槽數(shù) 寬度間距） 51660mm 快速移動速度 10000（ mm/min） 主電動機功率 （ kw） 進給速度 5— 8000（ mm/min） 脈沖當量（ mm/脈沖） 工作臺最大承載 (kg) 700kg 機床外形尺寸 (長寬高 )(mm) 2540mm2520mm2710mm 機床重量 ( kg) 4000kg 夾具的選擇 夾具的選擇應考慮以下幾點： (1) 夾緊機構或其他元件不得影響進給，加工部位要敞開。 (2) 為保持零件的安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現(xiàn) 定向安裝 。 (3) 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好。 (4) 裝夾方便輔助時間應盡量短。 (5) 夾具的結構應盡量簡單。 (6) 減少更換夾具的準備 — 結束時間。 (7) 減少夾具在機床上的使用誤差。 經上綜合分析 ， 連桿 零件的裝夾可選用平口虎鉗及墊片和墊塊作為輔助夾緊裝置加工所需內容。根據(jù)零件圖分析， 連桿 零件 的加工 可采取如下工藝措施：以夾持面和兩個側面定位選用 平口 虎鉗裝夾，如圖 52 所示。安排粗、精加工，采用小直徑銑刀銑夾持面以減小切削變形。再以 夾持面 為定位基準進行裝夾 ，完成 所有 加工內容，最后翻面夾兩側 面，將夾持面 和下底面 銑掉。由于毛坯為鋁合金在裝夾時勿過于緊 以免發(fā)生變形造 9 成加工精度的誤差。 圖 52 平口虎鉗 表 52 平口 虎鉗夾具參數(shù) 產品 名稱 型號 鉗口寬度（ mm） 鉗口高度（ mm） 鉗口最大張開度（ mm） 定位鍵寬度（ mm） 外形尺寸長寬高（ mm） 平口 虎鉗 Q12250 250 63 200 22 5893432 49 刀具的選擇 刀具的選擇應遵循以下原則： 安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性 。 刀具尺寸的選擇 刀具尺寸選擇包括直徑尺寸和長度尺寸： （ 1）直徑尺寸：根據(jù)零件圖樣不同，選用的刀具尺寸不一樣，因圖而異。 選取的原則是：在刀具能夠滿足加工前提下，盡量選取直徑大的刀具，銑削刀具都是標準的成型刀具，同時可根據(jù)選取刀具的直徑提取各異的刀具。 （ 2）長度尺寸：在加工中心上，刀具長度一般是指主軸端面到刀尖距離 ,包括刀柄和刃具。 10 選取的原則是：在滿足各個部分加工要求的前提下，盡量減小刀具長度，以提高工藝系統(tǒng)的剛性，制造工藝和編程時，一般不必準確的確定刀具的長度，只需初步估算出刀具長度范圍。 根據(jù)經驗公式： 1T =ABN+L+ 0Z + tT 公式中 ： 1T — 刀具長度 A— 主軸端面至工作臺中心最大距離 B— 主軸在 Z 向的最大行程 N— 加工表面距工作臺中心距離 L— 工件的加工深度尺寸 0Z — 刀具切出工件長度（以加工表面取 25 mm，毛坯表面取 58 mm） 刀具長度示意圖如圖 53： 圖 53 刀具長度示意圖 11 刀具材料的選 擇 刀具材料 的種類很多，目前最 常用的兩種刀具材料 是 高速鋼和硬質合金，其性能如下： (1)高速鋼 。 又叫“鋒鋼”，是目前最廣泛的刀具材料，在 C?600 仍能保持較高的硬度，較之其他工具鋼耐磨性好且比硬質合金韌性高，但壓延性較差，熱加工困難，耐熱沖擊性較弱。不適合高速切削過硬的材料。 （ 2）硬質合金。 具有較高的紅硬性，常溫硬度可達 78— 82HRC，能 在 CC ?1000800 ??保持較好的加工性能，允許切削速度比高速剛高 4～ 10 倍。但其沖擊韌性與抗彎強度遠比 高速鋼差。 刀具選擇的總原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工 時 的剛性，結合我院實際，采用高速鋼刀具加工。 切削用刀具材料應具備的性能如表 53 所示 ： 表 53 切削用刀具材料應具備的性能 希望具備的性能 作為刀具使用 時的性能 希望具備的性能 作為刀具使用時的性能 高硬度（常溫及高溫狀態(tài)） 耐磨損性 化學穩(wěn)定性良好 耐氧化性耐擴散性 高韌性（抗彎強度） 耐崩刃性 耐破損性 低親和性 耐溶著、凝著（粘刀）性 高耐熱性 耐塑性 變形性 磨 削成形性良好 刀具制造的高生產率 熱傳導能力良好 耐熱沖擊性 耐熱裂紋性 鋒刃性良好 刃口鋒利表面質量好微小切削可能 12 確定刀具 根據(jù)零件要求分析，所需刀具如下： ? 16 立銑刀一把、 ? 40 面 銑刀 1 把 、 ? 40 立銑刀 1 把、 ? 20 的球頭 銑刀 1 把、 ? 12 立銑刀 1 把、 ? 10 的 角 立 銑刀 1 把、 ? 6 球頭 銑刀 1 把，具體的刀具參數(shù)見表 54 數(shù)控加工刀具卡片。 表 54 刀具卡 零件號 程序號 年 月 日 零件名稱 連桿零件 刀具號 刀具規(guī)格、名稱 刀柄型號 長度補償值 半徑補償值 T01 ? 16 立銑刀 BT40 0 D01=8mm T02 ? 40 面 銑刀 BT40 實測 0 T03 ? 40立銑刀 BT40 實測 D03=20mm T04 ? 20球頭銑 刀 BT40 實測 D04=10mm T05 ? 12立銑刀 BT40 實測 D05=6mm T06 ? 10角 立 銑刀 BT40 實測 D06=5mm T07 ? 6球頭 銑刀 BT40 實測 D07=3mm 編制 陳文毅 審核 肖善華 批準 肖善華 共 1 頁 第 1 頁 量具的 確定 根據(jù)該零件的實際形狀，需采用游標卡尺、千分尺、直尺等量具來測量。其量具的使用表如表 55 所示 ： 表 55 量具表 名稱 規(guī)格 用途 量程 （ mm） 分度值 （ mm） 游標卡尺 0150 主要用于測量內、外尺寸和深度等 千分尺 025 75100 用于長度測量工具 直尺 0100 1 用來測量工件的長度 13 6 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準稱為粗基準，用已加工過的表面作為定位基準稱為精基準。 選擇定位基準要遵循基 準重合原則，即力求設計基準、工藝基準和編程基準統(tǒng)一，這樣做可以減少基準不重合產生的誤差和數(shù)控編程中的計算量，并且能有效地減少裝夾次數(shù)。 因下表面作為精基準可以滿足基準重合的原則。所以在加工中，先將零件的上表面作為粗基準，銑出夾持面，再將夾持面作為精基準進行加工。如圖 61 所示： 圖 61 定位基準圖 7 冷卻液的選擇 冷卻 液是為提高切削加工效率而使用的液體。它可以有效地減小摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削