【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 零件圖是否完整正確 (2)零件的技術(shù)要求分析 (3)尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn) (4)定位基準(zhǔn)應(yīng)可靠 2）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 （ 1）盡量工序集中，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特長(zhǎng)，提高精度和效率 （ 2）采用標(biāo)準(zhǔn)刀具、減少刀具規(guī)格種類(lèi) （ 3）減少機(jī)床調(diào)整，縮短輔助時(shí)間 （ 4）利于減少編程工作量 （ 5）利于減少加工勞動(dòng)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(mǎn)足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。它包括零件各個(gè)制造過(guò)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(huì)使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)，降低消耗。 零件圖尺寸的標(biāo)注 圖 23 零件標(biāo)注結(jié)構(gòu)圖 對(duì)數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，零件圖上應(yīng)以同一基準(zhǔn)或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種尺寸標(biāo) 9 注法不僅便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與保持原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來(lái)很大方便。由于零件設(shè)計(jì)人員在標(biāo) 注尺寸時(shí)，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(biāo)注方法，這給數(shù)控工序的安排與加工帶來(lái)諸多不便。由于數(shù)控加工精度與重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)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(biāo)注法改為以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。對(duì)于該零件，所有標(biāo)注如圖 23 所示。 表面質(zhì)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(nèi)孔的粗糙的都為 m? ，所以表面質(zhì)量的要求是很高的。 根據(jù)以上分析可知：該零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且加工精度和表面質(zhì)量要求很高，不容易完成加工。 毛坯的選擇 零件的毛坯種類(lèi)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(lèi)的適應(yīng)范圍也不一樣，下面列舉幾種常用的毛坯種類(lèi)進(jìn)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(qiáng)度高，形狀簡(jiǎn)單的零件 鑄件 多用于形狀復(fù)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(shí)，我們?cè)撟⒅貙?shí)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(gè)表面上的余量均勻，毛坯為Ф 90x120mm。 10 3 加工準(zhǔn)備及 工藝文件的編制 定位基準(zhǔn)的選擇 各工序定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)先根據(jù)工件定位要求來(lái)確定定位基準(zhǔn)的個(gè)數(shù)，再按基準(zhǔn)選擇原則來(lái)選定每個(gè)定位基準(zhǔn)。為使所選 的定位的定位基準(zhǔn)能保證整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程順利進(jìn)行，通常應(yīng)先考慮如何選擇精基準(zhǔn)來(lái)加工各個(gè)表面，讓后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來(lái)。 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)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(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足以下要求： （ 1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)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(zhǔn)。以求壁 厚均勻、外形對(duì)稱(chēng)、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(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)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(xì)致的組織，以增加耐磨性。 （ 3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （ 4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。 （ 5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)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(zhǔn)選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)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(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱(chēng)為基準(zhǔn)重合。 11 這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，保證加工精度，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則。 （ 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在工件的加工過(guò)程中應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)稱(chēng)為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 所帶來(lái)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(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類(lèi)零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車(chē)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(shū)表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線(xiàn)的垂直度。 （ 3）互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。 （ 4）自為基準(zhǔn)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(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 （ 5）可靠 、方便原則。應(yīng)選擇定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)應(yīng)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(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(gè)確定的正確加工位置。 ①六點(diǎn)定位原理 工件在空間有六個(gè)自由度，即沿 X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)自由度和繞X、 Y、 Z 三個(gè)移動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)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(gè)支撐點(diǎn)也就是通常所說(shuō)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(diǎn)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(diǎn)的布置情況也各不相同。 12 圖 31 工件在空間的六個(gè)自由度 ②限制自由度與工件加工要求的關(guān)系 根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，有些自由度對(duì)加工要求有影響，有些自由度對(duì)加工要求無(wú)影響，對(duì)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(jī)床上工件安裝的原則與普通機(jī)床相同，也要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。為了提高數(shù)控機(jī)床的效率，在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a） 力求設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)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(jī)調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 （ 2）工件的夾緊 金屬切削加工過(guò)程中，為保證工件定位時(shí)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(dòng)，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(chēng)為夾緊裝置。 夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度 還有 可靠的定位基準(zhǔn) ，應(yīng) 盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專(zhuān)用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)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(pán)從圓柱面進(jìn)行夾緊。三爪卡盤(pán)如圖 32 所示。 13 圖 32 三爪卡盤(pán) 機(jī)床 及工藝裝備 的選擇 機(jī)床的選擇 選擇機(jī)床應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備并完全發(fā)揮現(xiàn)有潛力，該零件既有回轉(zhuǎn)表面又有圓周均勻分布的曲面。結(jié)合我院現(xiàn)有機(jī)床的實(shí)際情況，采用臥式車(chē)床的CK6132A 機(jī)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(jī)床的主要參數(shù)見(jiàn)表 31。 表 31 4 軸立式加工中心 機(jī)床主 要參數(shù)表 工作臺(tái)面尺寸（長(zhǎng)寬） 405 1307(mm) 主軸錐孔 /刀柄形式 24ISO40 / BT40（ MAS403） 工作臺(tái)最大縱向行程 650(mm) 主配控制系統(tǒng) FANUC 0iMateMC 工作臺(tái)最大橫向行程 450(mm) 換刀時(shí)間 (s) 主軸箱垂向行程 500(mm) 主軸轉(zhuǎn)速范圍 60— 6000( r/min) 工作臺(tái) T型槽 （槽數(shù) 寬度間距） 516 60(mm) 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— 800（ mm/min） 脈沖當(dāng)量 (mm/脈沖 ) 工作臺(tái)最大承載 700(kg) 機(jī)床外形尺寸 (長(zhǎng)寬高 ) 2540mm 2520mm2710mm 機(jī)床重量 4000(kg) 夾具的 選擇 機(jī)床夾具的種類(lèi)很多，按使用的機(jī)床類(lèi)型分類(lèi)，可分為車(chē)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(jī)床夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類(lèi)，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾 14 具和自?shī)A緊夾具等。按專(zhuān)門(mén)化程度可分為以下幾種類(lèi)型的夾具。 （ 1）通用夾具。通用夾具 是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來(lái)裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、平口虎鉗和萬(wàn)能分度頭等。這類(lèi)夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。 （ 2）專(zhuān)用夾具。專(zhuān)用夾具指為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具，其結(jié)構(gòu)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(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)重新組合成其它加工過(guò)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(diào)夾具。 可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具，它們都可以通過(guò)調(diào)整或更換少量元件就能加工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專(zhuān)用夾具的優(yōu)點(diǎn)。通用可調(diào)夾具的使用范圍較寬，加工對(duì)象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對(duì)一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計(jì)的，其加工對(duì)象和范圍很明確，又稱(chēng)為專(zhuān)用可調(diào)夾具。 （ 5）成組夾具 數(shù)控機(jī)床夾具常使用通用可調(diào)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(pán)和頂尖。 確定工藝路線(xiàn) 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類(lèi)型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床 設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝 路線(xiàn) 。 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(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線(xiàn)長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)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(xiàn)，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易 于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專(zhuān)用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專(zhuān)用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專(zhuān)用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專(zhuān)用機(jī)床和工夾具組織流水線(xiàn)生產(chǎn)。 同時(shí)， 近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)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(fèi)過(guò)多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)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(shí)應(yīng)使機(jī)床的功能得到充分發(fā)揮。因此，在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)工件的不同表面進(jìn)行加工。對(duì)于較復(fù)雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。下面以加工中心為例來(lái)說(shuō)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(kāi)進(jìn)行，主要應(yīng)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(duì)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?yàn)殂娖矫鏁r(shí)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(shí)間恢復(fù)，減少由于變形引起的對(duì)孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削平面時(shí)極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，進(jìn)而破壞孔的精度。 （ 3）按所用刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)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(shí)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(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過(guò)程劃分為幾個(gè)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(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免