数控师资培训论文

1、PAGE PAGE 13数控师资培训论文题目 浅谈Y型配合件的工艺分析姓 名：孙淑君培训单位：北京理工大学日 期：2011-10-25浅谈Y型配合件的工艺分析摘要：经过机械加工后的零件，由于机床夹具、刀具及工艺操作等因素的影响，零件的尺寸和形状都不能做到绝对的准确，归纳起来有尺寸误差、形状误差、位置误差、波度和微观误差的表面粗糙度等项。因此正确的选用公差与配合，关系到产品质量与生产成本，在机械设计中必须正确、合理地选择基准制、公差等级和配合。关键词：工艺分析 数值计算 链尺寸换算加工中心最适合加工形状复杂、工序较多，要求较高的零件这种零件常使用多种类型的通用机床、刀具和夹具，经多次装夹和调整才

2、能完成加工。利用立式加工中心设备，可以将加工中心的各个功能有机的结合起来。加工工艺分析主要是针对设计要求，根据设计要求进行工艺分析，确定工艺基准，在对零件加工工艺分析时，主要的依据是零件图纸，以及加工时所给定的机床，装夹工具，刀具种类，量具、辅助工具和所用的加工时间，通过读图，分析加工难点确定加工方案，完成工具和程序准备。以下为Y型零件工艺分析及尺寸的计算：图一 图二一、图纸的分析图一大体由60圆，高151mm的圆柄构成。在60圆上有高5mm、1203的扇形轮廓，长mm宽的通槽，宽mm、高10mm的对称凸耳及两个7mm上偏差为+0.01，下偏差为0的通孔构成。图二由与图一的大体相同，在60圆上

3、有高mm宽mm以120为角度旋转的Y型凸台轮廓构成，在1203旋转的Y型轮廓交点上，有三个3mm的台阶孔，在每个宽mm、高mm的Y型凸台侧面有7mm的通孔，在Y型轮廓上的7mm通孔与Y型轮廓的每条边相垂直。二、精度及工艺分析1、精度分析及计算（1）尺寸精度精度要求较高的尺寸主要有：7mm孔，通槽宽 ，凸台宽mm， 其中7mm的通孔精度要求较为严格，加工时需要注意。对于尺寸精度要求，主要通过加工过程中的精确对刀；正确选 用刀具磨损量和正确选用合适的加工工艺等措施来保证。（2）形位精度主要的形位精度有：60圆侧面的对称“扁”，距离为520.1mm平行度；在Y型轮廓上，7mm孔与底面的平行度要求，在

4、Y型轮廓上等份360的旋转角度1203对于形位精度要求较高，需要通过工件在夹具中的正确安装找正，基准的正确选择，孔位的定位等措施来保证。(3)表面粗糙度 所有外形铣削的表面粗糙度要Ra3.2。对于表面粗糙度要求，7mm孔的侧壁表面粗糙度Ra1.6，主要通过选用正确的粗、精加工路线，留有足够的加工余量，选用合适的切削用量、刀具等措施来保证。（4）数值计算零件图的数学处理主要是计算零件加工轨迹的尺寸，即计算零件加工轮廓的基点和节点的坐标，或刀具中心轮廓的基点和节点的坐标，以便编制加工程序。基点坐标的计算： 一般数控机床只有直线和圆弧插补功能。对于由直线和圆弧组成的平面轮廓，编程时数值计算的主要任务

5、是求各基点的坐标。节点坐标的计算：对于一些平面轮廓是非圆方程曲线Y=F（X）组成，如渐开线、阿基米德螺线等，只能用能够加工的直线和圆弧去逼近它们。这时数值计算的任务就是计算节点的坐标。节点坐标的计算节点坐标的计算难度和工作量都较大，故常通过计算机完成，必要时也可由人工计算,常用的有直线逼近法（等间距法、等步长法、和等误差法）和圆弧逼近法。此图计算难点是SR60平面上120度钝角的加工。而此钝角与SR60相交的点需通过数值计算。如图所示已知AC=12.5，AB=AD=30，求BC、CD和CE的长度。 解1：因为钝角为120，且B、D垂直轴线于C点，所以CD2= AD2-AC2=30-12.5=7

6、43.75所以：CD=27.2718因为AC=12.15，AB=AD=30，所以ABC全等于ACD所以： CD=BC=27.2718 解2：因为60圆的扁长52mm，Y型轮廓的凸台宽为16mm 所以 OE=26 OA=8 CE=OE-OA-AC=26-8-12.5 =5.5（5）工艺分析确定装夹方案：工件选择A面基准装夹，装夹时注意Z向探出高度要大于加工时的深度，并保证正反面加工内容的位置关系。图一的工艺分析：确定加工顺序及走刀路线：根据先面后孔的原则，安排加工顺序为：选择面铣刀加工60圆料上距离为520.1mm的两个对称的扁，粗基准选择60圆的正表面，加工主要注意保证两个扁的平行。其次选择1

7、2的硬质合金立铣刀粗、精加工长mm宽的通槽，加工注意及时测量。掉面装夹，选择一个以加工的扁作为基准，选择面铣刀去除多余的废料，深为5mm,留有宽mm,长mm的四方凸台的加工余量，16的硬质合金立铣刀粗、精加工上表面的120度的扇形轮廓和宽mm,长mm的四方凸台，上表面各轮廓深均为mm，粗加工留精加工余量0.3mm，选择R4球头铣刀加工宽mm,长mm的四方凸台上的R5的半圆倒角，采用宏程序编制，注意粗、精时加工是步长的给定。 图二的工艺分析：确定加工顺序及走刀路线：根据先面后孔的原则，安排加工顺序为：选择面铣刀加工60圆料上距离为520.2mm的两个对称的扁，粗基准选择60圆的正表面，加工主要注

8、意保证两个扁的平行。掉面装夹，选择一个以加工的扁作为基准，选择5.8的钻头打三个R3的孔，孔深10mm，选择16的硬质合金立铣刀粗、精加工上表面等角度的120度、宽mm的三爪轮廓，轮廓深mm。粗加工留有精加工余量0.3mm，选择4铣刀精加工由R3圆弧连接的三爪外轮廓。调面装夹，以不加工的60圆的表面作为基准，用百分表找正120度的一个斜面与工作台的平行，加工7mm的通孔，加工顺序：选用2.5的中心钻点窝6.8的钻头打底孔7H7的铰刀精铰孔。其他两个孔的加工均采用此办法进行加工。三、尺寸链的换算为了保证机器或仪器能顺利的进行装配，并达到预定的工作要求。要在设计与生产过程中，正确分析和确定各零部件

9、尺寸关系，合理确定构成各有关零部件的几何精度（尺寸公差、形状和位置公差），它们之间的关系需用尺寸链来计算和处理。 尺寸链与尺寸链线图在零件加工或机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。由加工和装配最后形成的尺寸A0称为封闭环，当组成环尺寸增大时封闭环尺寸随之增大称为增环，当组成环尺寸增大时封闭环尺寸随之减小称为减环。例下图 箭头法判断增减环：与封闭环方向一致的为减环，方向相反的为增环。工艺尺寸链：链中各环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。设尺寸链的组成环为n个，其中m个增环，n-m个减环，L0为封闭环的基本尺寸，Li为第i个组成环的基本尺寸。 封闭环的基本尺寸L0 ：尺寸

10、链中封闭环的基本尺寸为所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。封闭环的极限尺寸 ：封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和；封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。封闭环的极限偏差 ：封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和；封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和。封闭环的公差：封闭环的公差T 等于所有组成环公差之和 各组成环公差的确定可用两种方法，即等公差法和等公差等级法。 设计计算 1）等公差法 等公差法是假设各组成环的公差值相等，按照已知的封闭环公差T0和

11、组成环的环数m，计算各组成环的平均公差Tav 2） 等公差等级法 等公差等级法是假设各组成环的公差等级是相等的，对于尺寸500mm，公差等级在IT5 IT18范围内，根据公差值计算公式IT=a，按照已知的封闭环公差T0和各组成环公差因子ii，计算各组成环的平均公差系数a。 计算下图的封闭环尺寸： 计算封闭环的基本尺寸、极限偏差 A0 =A4 -(A1+A2+A3)=24mm ES0=A4max-(A1min+A2min+A3min)=0.2mm EI0 =A4min-(A1max+A2max+A3max)=-0.1mmT0 =A0max-A0min=0.3mm封闭环尺寸为24 在件一与件二的配

12、合中，7mm中有销钉固定，同时可以自由开合903，需要计算配合间隙，销孔的尺寸公差。 因为：7mm通孔的公差为，宽的通槽的公差为，封闭环尺寸为24， 所以 ：销钉 ES0 = - 0.01mm EI0 = - 0.03mm 销钉为7三、加工难点及解决方法 1、加工难点在图二加工R3的圆在加工中由于Z向尺寸精度较高，钻头的深度需要控制准确。在图一中7孔的加工精度较高，表面粗糙度为Ra1.6，两个孔是介于凹槽之间的，需要保证同轴度。2、解决方案图二在加工R3的圆时，选用5.8的钻头先粗加工孔，钻头采用钻尖对刀，钻身控制在小于9.5mm，然后用4的键槽铣刀精加工，清根。精加工Y轮廓时不加工R3的圆。

13、在图一的7mm孔的加工，为避免钻偏，需先用中心钻引正孔，然后再扩孔、铰孔。其次，内孔表面的加工方案在很大程度上取决于尺寸精度和粗糙度Ra值。精度较高，粗糙度值较小，一般不能一次加工到尺寸，需先用（12.5）的中心钻点窝，然后再用钻头扩钻。可以减少切削深度、轴向力及切削热等引起的变形，从而提高零件的钻孔精度。对于该孔的精度要求较高，粗糙度Ra1.6值较小，且有垂直度的要求，为保证加工要求，一方面通过提高装夹精度，保证其形位公差的要求；另一方面，根据不同的设计和实际的加工设备及加工条件、成本，可以采用多种加工方案来保证。由于要保证同轴度最好的方法就是一次装夹、加工，因此，我选择先将7mm孔加工完成

14、以后，在加工长mm宽的通槽，这样两个孔在一次装夹、加工中完成 ，就可以较好保证同轴度了。四、合理选择使用刀具1、虑到零件的形状和加工精度要求，选择刀具时需使刀具的尺寸与被加工工件表面尺寸和形状相适应。铣刀齿数的选择：铣刀的齿数为获得最佳的性能，没有一个确定铣刀齿数的通用规定。然而，在做出选择时有两个因素应考虑进去：（1）齿数不能太多，如果太多在齿牙到切削点之间排屑槽的空间就会被减小，这样不利于铣屑的排出。（2）排屑槽必须很平滑，不能具有尖角，否则会阻塞排屑槽。平面零件图边轮廓的加工常采用立铣刀 a. 刀具半径r应小于零件内轮廓的最小曲率半径 r=(0.80.9) b. 零件的加工高度H(1/4

15、1/6)r，以保证刀具有足够的钢度。 c. 对不通孔（深槽），选L=H+（510）mm。（L为刀具切削部分长度，H为零件高度）d. 加工外型及通孔（槽）时，选L=H+r+(510)mm。（r为刀尖角半径） e. 一般在铣床上钻孔直径小于12mm时，选直柄麻花钻头；而孔径大于12.5mm时选用莫式锥柄钻头；当孔径小于25mm时，应选择钻头直径与孔径相等的钻头，一次钻至尺寸；当孔大于25mm时，可采用分次钻孔的方法，先用直径相对较小的钻头钻底孔，然后再用小于或等于孔直径的钻头，扩孔至孔径尺寸。以下为此图的刀具选择：刀具表序号刀具规格、名称刀具半径刀具材料加工内容1机夹80盘铣刀R40硬质合金毛坯6

16、0圆*15mm去废料216三刃立铣刀R8硬质合金粗、精加工扇形、凸台、键槽轮廓34三刃立铣刀R4硬质合金精加工三爪外轮廓48球头铣刀R4硬质合金倒凸台上R10倒圆5中心钻2.5高速钢确定孔位点窝66.8钻头高速钢打底孔77H7铰刀高速钢精加工孔 五、在配合中出现的问题1、在件一与件二的配合中，7孔用销钉固定，配合件可以打开为垂直的90 ，并且自由的开合，但是在这次的加工中，零件可以在三个任意的角度配合，但是无法自由的开合。如下图：2、在加工件一时，加工7孔，Z向下刀由于径向力的作用容易将孔打歪，影响配合中销钉的配合。问题一的解决方案：在安排工艺及零件的装夹时，需要注意加工精度和加工误差，工件装

17、夹误差，加工时考虑原始误差，工艺系统误差，测量时考虑测量误差及外在的影响。在加工过程中需要注意每个尺寸的公差的选择，特别是mm尺寸的选择一定要选择尺寸公差范围内，否则配合就会产生不可以自由开合的问题，在每个尺寸都在公差范围内的同时还要注意尺寸公差的累计。加工完成的每一部需要去除残留在零件表面的毛刺，避免在测量时出现误差或是影响下道工序的装夹，从而间接的影响配合。问题二的解决方案：件二7孔的解决方案一：选装夹时用没有经过沾火垫铁，用百分表找正，装夹时在以加工的表面采用铜皮垫装夹，以免出现夹痕，增加钻孔时的钻深，解决方案二：在加工之前准备一个没有经过沾火的等腰梯形垫铁，垫铁的锐角为60，钝角为120 ，加工时以120 的角靠实件二的以加工的120 钝角，用木锤轻轻鉔实后，进行加工。通过对加工方案的分析，方法一的效果较好，保证了孔的平行，垂直，而加工方案二，由于采用贴实，装夹存在间隙，所以影响与件一的装配。因此，加工方案选择件一的加工方法。六、结束语以上是我在学习数控加工对工艺分析的浅谈。可以解决在数控机床上加工的零件工艺分析，出现的问题可以自己解决，锻炼自己的独立操作能力和解决问题的能力。总之，掌握加工中心的编