【正文】 21 連桿零件 銑削加工零件圖 零件 圖 的結(jié)構(gòu)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(tái) 、 球 形 凹槽、 圓弧及 拔模 角 等構(gòu)成。形狀比較復(fù)雜，其零件加工工序較多。為保證其零件精度，定位非常關(guān)鍵，經(jīng)過分析可采用 兩 次定位加工完成，按照基準(zhǔn)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(shù)要求 分析 連桿 零件的加工精度 等級(jí) 為 IT9 級(jí)， 未注加工精度 等級(jí) 為 IT12 級(jí)。 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(dá)到其要求 ， 加工時(shí)如果裝夾不當(dāng)極容易產(chǎn)生振蕩， 所以裝夾、定位是加工質(zhì)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(jī)械加工的勞動(dòng)質(zhì)量也就越少，因此，就會(huì)提高機(jī)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(jī)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(jìn)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(dòng)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(duì)于厚鋁合金板，經(jīng)淬火時(shí)效后很 容易在加工中與加工后變形。 考慮是否采用預(yù)防性措施和補(bǔ)救性措施，是對(duì)零件加工變形的一個(gè)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(shí)最短，且又能保證質(zhì)量）下面分析三套加工工藝方案進(jìn)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(tái)→精銑 ? 40 凸臺(tái) → 粗銑 ? 80 凸臺(tái)→精銑 ? 80 凸臺(tái) → 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(gè)凸臺(tái)→精銑兩個(gè)凸臺(tái) →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(gè)凸臺(tái)→精銑兩個(gè)凸臺(tái)→粗銑 兩個(gè)球形凹槽 →精銑 兩個(gè)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(duì)剩余的部位逐 個(gè)進(jìn)行粗銑后在進(jìn)行精銑，那樣就會(huì)每換個(gè)加工部位就會(huì)再換一次刀，增加換刀的次數(shù)從而增長(zhǎng)加工時(shí)間，降低生產(chǎn)效率；方案二的加工順序是粗銑上平面和外輪廓后在對(duì)其精銑，然后再對(duì)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(duì)剩余部粗銑完后就開始精加工。由于粗精加工同一個(gè)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(chǎn)效率，也是最佳方案。 5 設(shè)備的選擇 選擇機(jī)床 隨著批量的不同，應(yīng)采用不同的機(jī)床進(jìn)行加工。當(dāng)零件不太復(fù)雜、批量又小時(shí)，宜采用 通用的機(jī)床；當(dāng)批量大時(shí)，宜采用專用機(jī)床；在多品種、小批量生產(chǎn)的情況下，對(duì)復(fù)雜零件使用數(shù)控機(jī)床能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。選擇機(jī)床時(shí)，主要考慮以下因素： （ 1）機(jī)床規(guī)格應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)， 就是說大件用大機(jī)床，小件用小機(jī)床。 （ 2）機(jī)床的精度應(yīng)與工件的加工精度相適應(yīng)，機(jī)床精度較低，不能保證加工精度，機(jī)床精度較高，會(huì)增加生產(chǎn)成本，應(yīng)根據(jù)工件的精度合理選擇。 （ 3）機(jī)床的生產(chǎn)效應(yīng)應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，單件小批量生產(chǎn)用通用設(shè)備或數(shù)控機(jī)床，大批量生產(chǎn)應(yīng)選高效專用設(shè)備。 （ 4）與現(xiàn)有條件相適應(yīng)，要根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及設(shè)備負(fù) 荷狀況，外協(xié)條件等確定機(jī)床，應(yīng)避免“閉門造車”的出現(xiàn)。 在確定用數(shù)控機(jī)床加工時(shí)還要注意，不同類型的零件應(yīng)在不同的數(shù)控機(jī)床上加工。數(shù)控車床適于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔，臥式加工中心和臥室鏜銑床適用于加工各種復(fù)雜的型面，如各種曲面、葉輪、葉片、模具等?？傊?，不同類型的零件要用與之相適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床來(lái)加工，以最大限度的發(fā)揮數(shù)控機(jī)床 7 的效益和特點(diǎn)。 結(jié)合 連桿 零件圖分析，該零件有平面、凸臺(tái)、球形凹槽、方型腔、圓角及拔模角等構(gòu)成，加工工序復(fù)雜。為減換刀和對(duì)刀時(shí)間，保證其良好的加工精度要求。 并結(jié)合我院機(jī)床的實(shí)際， 機(jī)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(jī)床的各進(jìn)給坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)，采用數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)，具有轉(zhuǎn)矩脈沖小，低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和噪音低等優(yōu)點(diǎn)。附圖 51。 機(jī)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(tái)面尺寸 （長(zhǎng)寬） 1370405（ mm） 主軸錐孔 /刀柄形式 24ISO40 / BT40（ MAS403） 工作臺(tái)最大縱向行程 650mm 主配控制系統(tǒng) FANUC 0iMateMC 工作臺(tái)最大橫向行程 450mm 換刀時(shí)間（ s） 主軸箱垂向行程 500mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 20— 6000( r/min) 工作臺(tái) T型槽 （槽數(shù) 寬度間距） 51660mm 快速移動(dòng)速度 10000（ mm/min） 主電動(dòng)機(jī)功率 （ kw） 進(jìn)給速度 5— 8000（ mm/min） 脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖） 工作臺(tái)最大承載 (kg) 700kg 機(jī)床外形尺寸 (長(zhǎng)寬高 )(mm) 2540mm2520mm2710mm 機(jī)床重量 ( kg) 4000kg 夾具的選擇 夾具的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： (1) 夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開。 (2) 為保持零件的安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)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(shí)間應(yīng)盡量短。 (5) 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 (6) 減少更換夾具的準(zhǔn)備 — 結(jié)束時(shí)間。 (7) 減少夾具在機(jī)床上的使用誤差。 經(jīng)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(nèi)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?shī)A持面和兩個(gè)側(cè)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(zhǔn)進(jìn)行裝夾 ，完成 所有 加工內(nèi)容，最后翻面夾兩側(cè) 面，將夾持面 和下底面 銑掉。由于毛坯為鋁合金在裝夾時(shí)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(chǎn)品 名稱 型號(hào) 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(zhǎng)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(yīng)遵循以下原則： 安裝調(diào)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(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)的成型刀具，同時(shí)可根據(jù)選取刀具的直徑提取各異的刀具。 （ 2）長(zhǎng)度尺寸：在加工中心上，刀具長(zhǎng)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(gè)部分加工要求的前提下，盡量減小刀具長(zhǎng)度，以提高工藝系統(tǒng)的剛性，制造工藝和編程時(shí)，一般不必準(zhǔn)確的確定刀具的長(zhǎng)度，只需初步估算出刀具長(zhǎng)度范圍。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 1T =ABN+L+ 0Z + tT 公式中 ： 1T — 刀具長(zhǎng)度 A— 主軸端面至工作臺(tái)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(tái)中心距離 L— 工件的加工深度尺寸 0Z — 刀具切出工件長(zhǎng)度（以加工表面取 25 mm，毛坯表面取 58 mm） 刀具長(zhǎng)度示意圖如圖 53： 圖 53 刀具長(zhǎng)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(zhì)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(zhì)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(zhì)合金。 具有較高的紅硬性，常溫硬度可達(dá) 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(qiáng)度遠(yuǎn)比 高速鋼差。 刀具選擇的總原則是：安裝調(diào)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(shí) 的剛性，結(jié)合我院實(shí)際，采用高速鋼刀具加工。 切削用刀具材料應(yīng)具備的性能如表 53 所示 ： 表 53 切削用刀具材料應(yīng)具備的性能 希望具備的性能 作為刀具使用 時(shí)的性能 希望具備的性能 作為刀具使用時(shí)的性能 高硬度（常溫及高溫狀態(tài)） 耐磨損性 化學(xué)穩(wěn)定性良好 耐氧化性耐擴(kuò)散性 高韌性（抗彎強(qiáng)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(chǎn)率 熱傳導(dǎo)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(zhì)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(hào) 程序號(hào) 年 月 日 零件名稱 連桿零件 刀具號(hào) 刀具規(guī)格、名稱 刀柄型號(hào) 長(zhǎng)度補(bǔ)償值 半徑補(bǔ)償值 T01 ? 16 立銑刀 BT40 0 D01=8mm T02 ? 40 面 銑刀 BT40 實(shí)測(cè) 0 T03 ? 40立銑刀 BT40 實(shí)測(cè) D03=20mm T04 ? 20球頭銑 刀 BT40 實(shí)測(cè) D04=10mm T05 ? 12立銑刀 BT40 實(shí)測(cè) D05=6mm T06 ? 10角 立 銑刀 BT40 實(shí)測(cè) D06=5mm T07 ? 6球頭 銑刀 BT40 實(shí)測(cè) D07=3mm 編制 陳文毅 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 量具的 確定 根據(jù)該零件的實(shí)際形狀，需采用游標(biāo)卡尺、千分尺、直尺等量具來(lái)測(cè)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(biāo)卡尺 0150 主要用于測(cè)量?jī)?nèi)、外尺寸和深度等 千分尺 025 75100 用于長(zhǎng)度測(cè)量工具 直尺 0100 1 用來(lái)測(cè)量工件的長(zhǎng)度 13 6 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，用已加工過的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。 選擇定位基準(zhǔn)要遵循基 準(zhǔn)重合原則，即力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣做可以減少基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算量，并且能有效地減少裝夾次數(shù)。 因下表面作為精基準(zhǔn)可以滿足基準(zhǔn)重合的原則。所以在加工中，先將零件的上表面作為粗基準(zhǔn)，銑出夾持面，再將夾持面作為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工。如圖 61 所示： 圖 61 定位基準(zhǔn)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