【文章內容簡介】 零件圖是否完整正確 (2)零件的技術要求分析 (3)尺寸標注應符合數(shù)控加工的特點 (4)定位基準應可靠 2）零件結構工藝性分析 （ 1）盡量工序集中，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的特長，提高精度和效率 （ 2）采用標準刀具、減少刀具規(guī)格種類 （ 3）減少機床調整，縮短輔助時間 （ 4）利于減少編程工作量 （ 5）利于減少加工勞動量 （ 6）利于保證定位剛度和刀具剛度，以提高加工精度 綜上所述：零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性。它包括零件各個制造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和切削加工工藝性等。好的工藝性會使零件加工容易，節(jié)省工時，降低消耗。 零件圖尺寸的標注 圖 23 零件標注結構圖 對數(shù)控加工來說，零件圖上應以同一基準或直接給出坐標尺寸。這種尺寸標 9 注法不僅便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調，在保持設計基準、工藝基準、測量基準與保持原點設置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設計人員在標 注尺寸時，一般總是較多的考慮裝配、使用等方面的因素，因而常采用局部分散的尺寸標注方法，這給數(shù)控工序的安排與加工帶來諸多不便。由于數(shù)控加工精度與重復定位精度都很高，不會產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因而可將局部尺寸分散標注法改為以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸的標注法。對于該零件，所有標注如圖 23 所示。 表面質量與精度的分析 該零件要求表面粗糙度以及星形輪廓為 m? ,其余都為 m? ,要求都很 高，粗糙度不容易保證，而且公差要求較高，需要很高的配合度，所以這就是加工該零件的難度。并且該零件內孔的粗糙的都為 m? ，所以表面質量的要求是很高的。 根據(jù)以上分析可知：該零件的結構比較復雜，而且加工精度和表面質量要求很高，不容易完成加工。 毛坯的選擇 零件的毛坯種類主要分為型材，鍛件，鑄件和焊接，沖壓等半成品件，不同的毛坯種類的適應范圍也不一樣，下面列舉幾種常用的毛坯種類進行比較，如表24 所列。 表 21 毛坯材料的比較 型材 尺寸大，精度低 多用 作一般零件的毛坯 鍛件 多用于強度高，形狀簡單的零件 鑄件 多用于形狀復雜的毛坯 根據(jù)表 21 的比較和分析，不同的毛坯材料具有不同的特性，在選擇時，我們該注重實際的用途，不能盲目選擇。 根據(jù)零件材料、性能的要求選擇零件的材料為鋁（ LYZ12A），留 4— 5mm的余量，并根據(jù)情況盡量使各個表面上的余量均勻，毛坯為Ф 90x120mm。 10 3 加工準備及 工藝文件的編制 定位基準的選擇 各工序定位基準的選擇，應先根據(jù)工件定位要求來確定定位基準的個數(shù)，再按基準選擇原則來選定每個定位基準。為使所選 的定位的定位基準能保證整個機械加工工藝過程順利進行，通常應先考慮如何選擇精基準來加工各個表面，讓后考慮如何選擇粗基準把作為精基準的表面先加工出來。 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： （ 1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁 厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （ 2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （ 3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （ 4）應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （ 5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 精基準選擇 選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并使裝夾方便可靠。 （ 1）基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準稱為基準重合。 11 這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差，保證加工精度，應遵循基準重合原則。 （ 2）基準統(tǒng)一原則。在工件的加工過程中應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準稱為基準統(tǒng)一原則。采用基準統(tǒng)一原則有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換 所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 （ 3）互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。 （ 4）自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 （ 5）可靠 、方便原則。應選擇定位可靠、裝夾方便的表面作基準。精基準應該是精度較高、表面粗糙度較小、支撐面積較大的表面。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 裝夾方案的確定 （ 1）工件的定位 工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個確定的正確加工位置。 ①六點定位原理 工件在空間有六個自由度，即沿 X、 Y、 Z 三個坐標方向的移動自由度和繞X、 Y、 Z 三個移動軸的旋轉自由度 A、 B、 C，如圖 31 所示。 要確定工件在空間的位置，需要按一定的要求安排六個支撐點也就是通常所說的定位元件，以限制加工工件的自由度，這就是 工件定位的“六點定位原理”。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況也各不相同。 12 圖 31 工件在空間的六個自由度 ②限制自由度與工件加工要求的關系 根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，對加工要求有影響的自由度必須限制，而不影響加工要求的自由度不必限制。 ③工件安裝的基本原則 在數(shù)控機床上工件安裝的原則與普通機床相同，也要合理地選擇定位基準和夾緊方案。為了提高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點： a） 力求設計 基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一。 b） 盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工表面。 c） 避免采用占機調整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 （ 2）工件的夾緊 金屬切削加工過程中，為保證工件定位時確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產(chǎn)生位移和振動，必須將工件夾緊。這種保證加工精度和安全生產(chǎn)的裝置稱為夾緊裝置。 夾具應具有足夠的精度和剛度 還有 可靠的定位基準 ，應 盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間 ，該零件形狀規(guī)則 ，圓柱面較光整，位置精度要求不高、小批量生產(chǎn)，所以以Ф 60、Ф58 的外圓作為定位，所以用三爪卡盤從圓柱面進行夾緊。三爪卡盤如圖 32 所示。 13 圖 32 三爪卡盤 機床 及工藝裝備 的選擇 機床的選擇 選擇機床應該充分利用現(xiàn)有設備并完全發(fā)揮現(xiàn)有潛力，該零件既有回轉表面又有圓周均勻分布的曲面。結合我院現(xiàn)有機床的實際情況，采用臥式車床的CK6132A 機床加工葉輪軸的軸柄部分，選用 4 軸立式加工中心加工葉片部分。其中， 4 軸立式加工中心機床的主要參數(shù)見表 31。 表 31 4 軸立式加工中心 機床主 要參數(shù)表 工作臺面尺寸（長寬） 405 1307(mm) 主軸錐孔 /刀柄形式 24ISO40 / BT40（ MAS403） 工作臺最大縱向行程 650(mm) 主配控制系統(tǒng) FANUC 0iMateMC 工作臺最大橫向行程 450(mm) 換刀時間 (s) 主軸箱垂向行程 500(mm) 主軸轉速范圍 60— 6000( r/min) 工作臺 T型槽 （槽數(shù) 寬度間距） 516 60(mm) 快速移動速度 10000（ mm/min） 主電動機功率 (kw) 進給速度 5— 800（ mm/min） 脈沖當量 (mm/脈沖 ) 工作臺最大承載 700(kg) 機床外形尺寸 (長寬高 ) 2540mm 2520mm2710mm 機床重量 4000(kg) 夾具的 選擇 機床夾具的種類很多，按使用的機床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其它機床夾具等。按驅動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾 14 具和自夾緊夾具等。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具。 （ 1）通用夾具。通用夾具 是指已經(jīng)標準化、無需調整或稍加調整就可以用來裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。 （ 2）專用夾具。專用夾具指為某一工件的某一加工工序而設計制造的夾具，其結構緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。 （ 3）組合夾具。組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預先制造好的通用標準元件和部件組裝而成的夾具。組合夾具使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時重新組合成其它加工過程的夾具，使用于數(shù)控加工、新產(chǎn)品的試制和中、小批量的生產(chǎn)。 （ 4）可調夾具。 可調夾具包括通用可調夾具和成組夾具，它們都可以通過調整或更換少量元件就能加工一定范圍內的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點。通用可調夾具的使用范圍較寬，加工對象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設計的，其加工對象和范圍很明確，又稱為專用可調夾具。 （ 5）成組夾具 數(shù)控機床夾具常使用通用可調夾具和組合夾具。 經(jīng)綜合分析：確定為葉輪軸零件使用的夾具為三爪自定心卡盤和頂尖。 確定工藝路線 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床 設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝 路線 。 主要包括工序的劃分和工步的劃分、加工階段的劃分和加工順序的安排。 工序的劃分 劃分工序 的基本原則 有 ： （ 1）工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 （ 2）工序集中原則 15 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易 于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 同時， 近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 工步的劃分 劃分工步 主要從加工精度和效率兩方面考慮。合理的工藝不僅要保證加工出符合圖樣要求的工件，同時應使機床的功能得到充分發(fā)揮。因此，在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對工件的不同表面進行加工。對于較復雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內又細分為工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則。 （ 1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，還是全部加工表面都先粗加工后精加工分開進行，主要應根據(jù)零件的精度要求考慮。若加工尺寸精度要求較高，考慮到零件尺寸、精度、剛性等因素，可采用前者；若零件的加工表面位置精 度要求較高，則建議采用后者。 （ 2）對于既要加工平面又要加工孔的零件，可以采用“先面后孔”的原則劃分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因為銑平面時切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時間恢復，減少由于變形引起的對孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削平面時極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，進而破壞孔的精度。 （ 3）按所用刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用刀具集中地方法劃分工步，以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，提高加工效率。 （ 4）在一次安裝中，盡可能完成所有能加 工的表面，有利于保證表面相互位置精度的要求。 16 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： （ 1）粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免