淺談鑲座零件的數控加工工藝分析

鐘志剛

（北京市自動化工程學校，北京 100000）

1 思路

本課題是以鑲座零件這一數控技能大賽課題為載體，與中等職業學校的數控教學與實訓緊密結合，進行教學化處理。通過對鑲座零件的工藝分析，能夠反映當今數控加工的一些主要特征，與教學及企業生產實際需要相結合，注重學生基本技能與綜合能力的培養。提高學生對產品零件的加工特點的適應能力，注重工藝性與工藝能力的培養。

2 加工工藝分析

2.1 零件圖分析

該毛坯為兩件，材料均為45#鋼，兩件毛坯均進行了預先加工。本體零件的毛坯外形為圓柱形，直徑Φ120mm，總長60mm，中間預加工10mm寬環槽，環槽一端保留圓形，另一端加工為100×100mm四方形，毛坯中間預加工Φ20H7中心孔。鑲座毛坯主體也為Φ120mm圓柱形，總長45mm，一端預加工為100×100mm四方形，另一端為60mm寬扁臺形狀，中間預加工Φ20H7中心孔。兩件毛坯兩端平面均磨削而成。各平面、中心孔之間標注有平面度、同軸度、對稱度等形位公差要求。

2.2 實體圖分析

零件的配合剖視圖與透視圖見圖1所示，零件為結合平面要素與型面要素的立體化配合，具有異型化結構特點。特型面加工可以采用宏程序等手工編程的方法完成，但明顯不如自動編程快捷，對加工效率影響較大。

另外，從實體圖可以看出，零件兩側的錐形弧面是自動編程重點，通過實體圖的分析可知零件加工難度較大。

圖1 配合剖視圖與透視圖

3 本體零件圖分析

本體零件如圖2所示，材料為45#鋼，整個零件為異型與方形組合結構，零件上部30o對稱斜面，45o對稱斜面以及斜孔使零件結構特點明顯，對稱凹錐面結構是加工要點。下部的十字形結構起到托舉效果，圓弧槽起到裝飾作用。

4 鑲座零件分析

鑲座零件如圖3所示，材料為45#鋼，零件結構相對較小，配合尺寸為寬度mm的已加工尺寸，Φmm圓弧面也是配合尺寸，圓錐凸臺為亮點要素。

讀圖要點如下。

（1）兩側對稱圓錐凸臺是本零件的主要要素，需要理解圖紙的間隙標注，正確造型，自動編程加工。

（2）本零件的主要基準為圓錐凸臺底面，凹槽深度為加差，凸臺高度為減差，均為保證除主配合外其余配合為間隙配合，避免過定位。

4.1 夾具的選擇

（1）組合夾具，使用柔性角度夾具，可以進行多種定角度的加工，俯仰角度包括0o、30o、45o、90o等。零件與組合夾具可以通過壓板裝夾，壓板輔件，夾具上配有Φ20mm芯軸及定位銷、棱形銷等，可以進行工件定位與裝夾。

圖2 本體零件圖

圖3 鑲座零件圖

（2）標準平口虎鉗，用于裝夾工件。

4.2 刀具的選擇

（1）可轉位R面銑刀：SA00-50R4RP12-P22。

（2）可轉位R立銑刀：SB00-16R1RD08-B16。

（3）可轉位立銑刀：SB90-12R1AP10-B16。

（4）可轉位立銑刀：SB90-20R2AP10-B20。

（5）合金立銑刀：φ10。

（6）合金立銑刀：φ6。

（7）合金球頭立銑刀：φ8。

（8）麻花鉆：φ7.8。

（9）鉸刀：φ8H7鉸刀。

（10）中心鉆：A2.5中心鉆。

（11） 可 轉 位45度 立 銑 刀：SB45-12R1SD09-B20。

（12） 螺 紋 銑 刀：ST90-18R1T21-B20。

5 制定加工工藝

5.1 鑲座零件加工工藝分析

5.1.1 鑲座零件加工工藝過程

鑲座零件三維造型，主要加工內容為上部圓錐凸臺、中間凸臺及圓弧、下部圓弧槽等。零件加工只需要2次裝夾，主要難點為圓錐凸臺加工。在本體與鑲蓋的加工次序上，先加工鑲蓋零件，有利于配合配裝。

5.1.2 鑲座零件加工過程

（1）零件底面朝上，利用側邊裝夾于平口虎鉗上，以中心孔與側邊找正，大平面為零點。

（2） 加 工 Φ46mm沉 臺， 深13mm。

（3）加工圓弧凹槽，保證槽寬8±0.03mm，深 6 mm。

（4）零件翻轉180°，采用平口虎鉗裝夾，以中心孔為基準，以兩側上平面為零點，以側邊找正。

（5）加工兩平面，保證深度距基準面9mm。

（6）加工平面，深度4mm，圓錐臺部位留有余量。

（7）加工圓孔擴孔，孔徑Φ30.5mm，該孔為內六角螺釘的安裝過孔。

（8）進行圓錐凸臺的粗加工，在本零件中，粗加工應選用Φ16mm牛鼻子銑刀（也叫環形銑刀），加工效率高，材料去除量大，有利于保護主要刀具。

（9）進行圓錐凸臺的精加工，精加工選用Φ8mm整硬球頭銑刀。

（10）加工兩處圓角，可與錐面加工同時進行（自動編程時同時編程）。

（11）使用立銑刀對兩側圓柱凸臺進行清根加工，以保證裝配無干涉。

5.2 本體零件加工工藝分析

5.2.1 本體零件加工工藝過程

本體零件材料為45#鋼，該零件的主要加工要素為上面兩種角度斜面、斜孔、圓錐面、圓弧配合要素等，下部加工要素為成組銷孔、圓弧槽等，共涉及到6次裝夾，裝夾轉換較多。

柔性組合夾具的角度轉換功能主要在本零件加工時使用，需要進行0o、30o、45o共三種角度的轉換裝夾。該零件除底面要素外，其余部位均應該在夾具上裝夾加工完成，需要利用芯軸與定位銷定位，壓板組件進行裝夾。

本零件中，多角度組合斜面是該零件的亮點，斜面與錐面的自然相貫形成較好的視覺效果，零件特征較為突出，工藝性較強，需要綜合保證。

5.2.2 鑲座零件加工過程

（1）平口虎鉗裝夾，找正中心孔，大平面為零點。加工外形4-R30圓弧面，保證2-90±0.10mm，深15 mm。

（2）加工R4圓弧槽，倒圓角R4。

（3）加工兩側12±0.05mm槽，加工圓弧Φ20 mm、深5mm。

（4） 加 工 4-Φ8H7銷 孔， 保 證 孔 間 距80±0.015mm，對稱度 0.03mm。

（5）將組合夾具調整為0o，將零件平放在夾具上，夾具上安裝定位芯軸與棱形銷，利用Φ20H7中心孔與銷孔進行一軸一銷定位，通過零件下部的圓弧槽使用壓板裝夾。加工兩側槽，寬度60mm、24±0.05mm，槽深度9mm，中心圓臺Φ38。斜面部分加工取直。

（6）加工保證高度4mm，螺紋底孔深17mm，倒角C2。

（7）銑削螺紋M30×2-6H，有效深度14mm，兩側邊倒角R2，用螺紋塞規檢測。

（8）加工凹陷平面，保證寬度72±0.10mm，圓角R3，深8mm。

（9）加工凹陷平面時，盡量采用Φ10mm立銑刀進行加工，采用Φ6mm立銑刀進行R3清根。

（10）松開夾具鎖緊螺絲，將夾具揚起30o，將夾具鎖緊。（11）加工30o斜面，寬度60mm，側面正確接刀。（12）加工圓錐面，保證錐面角度40o，保證型面與位置正確。

（13）夾具保持不動，松開零件，將零件旋轉180o，利用芯軸與定位銷重新定位，裝夾壓緊后檢查基準正確性。加工30o斜面，寬度60mm，側面正確接刀。

（14）加工圓錐面，保證40o，保證型面與位置正確。

（15）松開夾具，可將夾具先平放，松開零件，將零件旋轉90o，利用芯軸與定位銷重新定位。將夾具揚起45o，鎖緊，測量零件加工基準。加工45o斜面，保證斜面距離尺寸72mm。

（16）加工Φ8H7銷孔，深15mm。（17）加工沉臺Φ16mm，深3mm。

（18）松開零件，將零件旋轉90o，利用芯軸與定位銷重新定位，夾緊。加工45o斜面，保證斜面距離尺寸72mm。加工Φ8H7銷孔，深15mm。加工沉臺Φ16mm，深3mm。

5.3 總體加工與裝配流程

鑲座上面加工-鑲座下面加工-本體底面加工-本體30o斜面加工-本體45o斜面加工-本體上平面加工-完成裝配。

6 零件加工過程中問題分析

6.1 裝夾方式

實際加工中，若只用平口虎鉗裝夾，造成裝夾不合理或裝夾錯誤，導致部分要素無法加工或無法正確加工。

6.2 斜面加工

該套零件中斜面的正確加工方法為使用角度夾具加工，如均采用宏程序手工編程進行加工，所使用立銑刀通過宏程序加工的斜面呈臺階狀，可視性極差，無法滿足表面粗糙度要求，部分斜面無法清根，加工效率極低，甚至影響配合要求。

6.3 圓錐凸臺或圓錐凹面加工錯誤

前面已經分析了圓錐面的標注方法及要求，鑲座零件的圓錐凸臺與本體零件的圓錐面為同心錐面，間距1mm。在實際加工中，該部位加工出現的問題最多。如果能夠裝配完成，但錐面間隙遠大于1mm；有的則加工完成，但錐面干涉無法裝配；有的加工角度錯誤；有的圓弧未清根造成裝配干涉。

7 結語

本文主要對鑲座零件的圖紙分析、加工工藝分析、加工工藝制定、典型問題分析等幾個方面內容進行了論述。通過對鑲座零件的加工工藝分析，確定裝夾方案，合理選擇刀具和切削用量，確定加工順序和加工路線，保證鑲座零件的精度。在課題研究過程中，以鑲座零件為載體，在加工工藝方案分析時，注重與職業學校教學緊密結合，對相關內容進行教學化處理。激發學生的學習興趣，注重對學生數控基本技能與綜合能力的培養，通過運用現代化數控設備與科學的專業知識來達到企業產品的精度要求。

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