復雜殼體零件的加工工藝與數控編程

何小江

（西安導航技術研究所，陜西 西安 710068）

1 工藝方案

1.1 零件分析

零件材料為硬鋁2A12 T4，最大外輪廓尺寸（2160+0.1×193×1460+0.1）mm，如圖1所示。三維模型如圖2所示。殼體壁厚為3 mm，屬于典型薄壁、深腔類零件。零件上下表面除四角外，上下面對稱。零件表面有1條1.78 mm×1.19 mm密封槽，沿壁四周中心分布，6個10 mm×7 mm凸耳上各有一個螺紋孔M3-6H，下表面4角凸耳處各有一個?6.3 mm的通孔。零件上下表面中間凸臺及四周處另有8個M4-7H深8的螺紋孔。

腔體內部有幾處豎直的凸臺，深度、形狀不完全相同。要求較高的平面度和垂直度。殼體左右側面對稱分布有17個90 mm×5 mm加強筋，前后側面上下各有一條寬3 mm，深1的連筋與殼體本體相連。

1.2 工藝分析

1.3 具體工藝方案

1.3.1 粗加工

零件毛坯為（?250×220）mm的棒料，用普通銑床銑六面至（218×195×148）mm，要求各面，，作為粗基準。在零件中間粗掏（150×90×148）mm內腔，利于熱處理。

1.3.2 熱 處理

為了防止后續加工變形，對材料進行低溫去應力退火，零件在低于270℃時入爐，隨爐升溫至270℃，保溫3小時，出爐空冷至室溫。

1.3.3 精 銑

圖1 零件外形圖

熱處理完成后，精銑零件外形至尺寸（2160+0.1×193×1460+0.1） mm，保證各面，上下表面，作為后續數控加工定位精基準。數控銑在DMC75V加工中心上完成，具有高轉速、高精度等特點。先銑上表面內腔凸臺深度，銑密封槽，然后加工螺紋孔，最后銑各凸耳外形。完成上表面加工后，調轉裝夾，銑下表面。然后銑左右側面加強筋，最后銑前后側面。數控銑應以零件正中間為定位基準，加工時注意刀具轉速、進給、吃刀量參數的控制，確保加工質量。

1.3.4 數 控線切割

數控銑完成后，零件的外形已加工到位。剩下內腔的凸臺還沒有加工，由于零件壁薄，腔深，因此安排線切割一次切割內腔凸臺成形。本零件在ROBOFIL1020數控慢走絲線切割機床上完成內部凸臺一次切削成形，整個零件切削下來耗時共計17個小時左右。為了控制變形量，零件底部應墊上墊鐵。為保證加工精度，線切割應與數控銑采用相同的定位基準。

1.3.5 數 控電火花

線切割完成后，零件大部分尺寸已加工完成。局部需要電火花清角，不再詳述。

2 數控編程[1]

本文運用MasterCAM 9.0軟件數控編程，Mas?terCAM是美國CNC software Inc公司開發的基于PC平臺的CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設計、數控編程、刀具路徑模擬等功能于一身，對系統運行環境要求較低，MasterCAM強項在數控編程尤其在加工二維產品時，能夠直接讀取AutoCAD零件圖，也可自行繪制二維輪廓圖，無需三維造型，簡單易學，產生的NC程序簡單高效[2]。

2.1 圖形準備[3]

將1∶1比例的AutoCAD文件導入到Master?CAM中，每一個加工面放在一個圖層上。

2.2 刀具設置

本文在加工中運用到?16 mm、?8 mm、?6 mm、?4 mm、?3 mm、?1.5 mm的平刀，?1 mm的中心鉆，以及?1.8 mm，?2.7 mm，?3.75 mm、?5.3 mm鉆頭，及M2、M3、M4右旋螺紋擠壓絲錐。

2.3 刀具路徑

本文以加工正面為例，說明刀具路徑的生成。

2.3.1 挖 槽加工[4]

在銑正面內腔凸臺深度的時候，采用挖槽加工。運用?8mm平刀，采用一般挖槽方式，分層銑深。X、Y、Z方向不留預留量。為了減少走刀，作輔助線以限定走刀范圍。

2.3.2 外 形銑加工

銑密封槽時，利用外形銑削方式。采用?1.5mm平刀，沿密封槽內外外形線走刀，分層銑深，注意吃刀量和進給速度，為了防止刀具折斷，每次吃刀0.1 mm，轉速為1000 r/min，進給為50 mm/min。周圍凸耳的銑削同樣采用外形銑削方式，采用?8平刀，分層銑深。銑完后，再用?6平刀清角凸耳外形至R3。

圖2 零件三維示意圖

2.3.3 孔 加工路徑

（1）點孔 采用?1 mm的中心鉆，運用G81方式鉆定位用孔，孔深1 mm。

（2）鉆螺紋底孔采用G83指令，分別用?2.7，?3.75鉆頭鉆M3，M4螺紋底孔。對M4螺紋孔，底孔應鉆10 mm深，M3底孔應鉆至比凸耳高度深1～2 mm，也就是鉆至-9 mm。

（3）攻絲 采用M3、M4右旋螺紋擠壓絲錐攻螺紋，注意轉速、進給速度、下刀速度等參數，以防絲錐斷裂，導致零件報廢。

2.4 模擬加工

MasterCAM具有實體模擬功能，可以檢查刀具是否有碰撞、干涉等。

2.5 小結

本零件六個面都為加工面，上下平面形狀基本一致，只是多了兩個（26×6）mm，（25×6）mm的大凸耳而已。左右側面、前后側面均對稱，因此數控編程時用到了挖槽銑、外形銑、點孔、鉆孔、攻絲等功能。局部清角時為了減少走刀路徑，應適當做輔助線。銑左右側面的時候，要考慮到上下面凸耳的圓角，編程時應考慮余量，防止將凸耳圓角銑掉。同時，調面裝夾加工時，一定要注意對刀原點。

總之，本零件的數控編程工作量較大，但并不是特別復雜，關鍵在于細心，考慮周到。對圖形要多檢查幾遍，以防出錯。

3 結束語

薄壁類零件難點在于控制加工過程中的變形，通過以上工藝安排，零件加工出來滿足要求。運用MasterCAM進行二維數控編程，簡單，易學。本文通過典型殼體類零件的加工，詳細介紹了工藝方法和編程過程，對這種薄壁類零件的生產具有一定借鑒作用。

［1］王維.數控加工工藝及編程［M］.北京：機械工業出版社，2001.

［2］張灶法，陸斐，尚洪光.MasterCAM X實用教程［M］.北京：清華大學出版社，2009.

［3］吳長德.MasterCAM 9.0系統學習與實訓［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［4］敖春根.用MasterCAM軟件編程的腔體模具零件的數控加工技術［J］.機電產品開發與創新，2006（5）：170-172.