數(shù)控師資培訓(xùn)論文

1、PAGE PAGE 13數(shù)控師資培訓(xùn)論文題目 淺談Y型配合件的工藝分析姓 名：孫淑君培訓(xùn)單位：北京理工大學(xué)日 期：2011-10-25淺談Y型配合件的工藝分析摘要：經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后的零件，由于機(jī)床夾具、刀具及工藝操作等因素的影響，零件的尺寸和形狀都不能做到絕對(duì)的準(zhǔn)確，歸納起來(lái)有尺寸誤差、形狀誤差、位置誤差、波度和微觀誤差的表面粗糙度等項(xiàng)。因此正確的選用公差與配合，關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)成本，在機(jī)械設(shè)計(jì)中必須正確、合理地選擇基準(zhǔn)制、公差等級(jí)和配合。關(guān)鍵詞：工藝分析 數(shù)值計(jì)算 鏈尺寸換算加工中心最適合加工形狀復(fù)雜、工序較多，要求較高的零件這種零件常使用多種類型的通用機(jī)床、刀具和夾具，經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才

2、能完成加工。利用立式加工中心設(shè)備，可以將加工中心的各個(gè)功能有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。加工工藝分析主要是針對(duì)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工藝分析，確定工藝基準(zhǔn)，在對(duì)零件加工工藝分析時(shí)，主要的依據(jù)是零件圖紙，以及加工時(shí)所給定的機(jī)床，裝夾工具，刀具種類，量具、輔助工具和所用的加工時(shí)間，通過(guò)讀圖，分析加工難點(diǎn)確定加工方案，完成工具和程序準(zhǔn)備。以下為Y型零件工藝分析及尺寸的計(jì)算：圖一 圖二一、圖紙的分析圖一大體由60圓，高151mm的圓柄構(gòu)成。在60圓上有高5mm、1203的扇形輪廓，長(zhǎng)mm寬的通槽，寬mm、高10mm的對(duì)稱凸耳及兩個(gè)7mm上偏差為+0.01，下偏差為0的通孔構(gòu)成。圖二由與圖一的大體相同，在60圓上

3、有高mm寬mm以120為角度旋轉(zhuǎn)的Y型凸臺(tái)輪廓構(gòu)成，在1203旋轉(zhuǎn)的Y型輪廓交點(diǎn)上，有三個(gè)3mm的臺(tái)階孔，在每個(gè)寬mm、高mm的Y型凸臺(tái)側(cè)面有7mm的通孔，在Y型輪廓上的7mm通孔與Y型輪廓的每條邊相垂直。二、精度及工藝分析1、精度分析及計(jì)算（1）尺寸精度精度要求較高的尺寸主要有：7mm孔，通槽寬 ，凸臺(tái)寬mm， 其中7mm的通孔精度要求較為嚴(yán)格，加工時(shí)需要注意。對(duì)于尺寸精度要求，主要通過(guò)加工過(guò)程中的精確對(duì)刀；正確選 用刀具磨損量和正確選用合適的加工工藝等措施來(lái)保證。（2）形位精度主要的形位精度有：60圓側(cè)面的對(duì)稱“扁”，距離為520.1mm平行度；在Y型輪廓上，7mm孔與底面的平行度要求，在

4、Y型輪廓上等份360的旋轉(zhuǎn)角度1203對(duì)于形位精度要求較高，需要通過(guò)工件在夾具中的正確安裝找正，基準(zhǔn)的正確選擇，孔位的定位等措施來(lái)保證。(3)表面粗糙度 所有外形銑削的表面粗糙度要Ra3.2。對(duì)于表面粗糙度要求，7mm孔的側(cè)壁表面粗糙度Ra1.6，主要通過(guò)選用正確的粗、精加工路線，留有足夠的加工余量，選用合適的切削用量、刀具等措施來(lái)保證。（4）數(shù)值計(jì)算零件圖的數(shù)學(xué)處理主要是計(jì)算零件加工軌跡的尺寸，即計(jì)算零件加工輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，或刀具中心輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，以便編制加工程序?；c(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算： 一般數(shù)控機(jī)床只有直線和圓弧插補(bǔ)功能。對(duì)于由直線和圓弧組成的平面輪廓，編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)

5、是求各基點(diǎn)的坐標(biāo)。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算：對(duì)于一些平面輪廓是非圓方程曲線Y=F（X）組成，如漸開(kāi)線、阿基米德螺線等，只能用能夠加工的直線和圓弧去逼近它們。這時(shí)數(shù)值計(jì)算的任務(wù)就是計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算難度和工作量都較大，故常通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，必要時(shí)也可由人工計(jì)算,常用的有直線逼近法（等間距法、等步長(zhǎng)法、和等誤差法）和圓弧逼近法。此圖計(jì)算難點(diǎn)是SR60平面上120度鈍角的加工。而此鈍角與SR60相交的點(diǎn)需通過(guò)數(shù)值計(jì)算。如圖所示已知AC=12.5，AB=AD=30，求BC、CD和CE的長(zhǎng)度。 解1：因?yàn)殁g角為120，且B、D垂直軸線于C點(diǎn)，所以CD2= AD2-AC2=30-12.5=7

6、43.75所以：CD=27.2718因?yàn)锳C=12.15，AB=AD=30，所以ABC全等于ACD所以： CD=BC=27.2718 解2：因?yàn)?0圓的扁長(zhǎng)52mm，Y型輪廓的凸臺(tái)寬為16mm 所以 OE=26 OA=8 CE=OE-OA-AC=26-8-12.5 =5.5（5）工藝分析確定裝夾方案：工件選擇A面基準(zhǔn)裝夾，裝夾時(shí)注意Z向探出高度要大于加工時(shí)的深度，并保證正反面加工內(nèi)容的位置關(guān)系。圖一的工藝分析：確定加工順序及走刀路線：根據(jù)先面后孔的原則，安排加工順序?yàn)椋哼x擇面銑刀加工60圓料上距離為520.1mm的兩個(gè)對(duì)稱的扁，粗基準(zhǔn)選擇60圓的正表面，加工主要注意保證兩個(gè)扁的平行。其次選擇1

7、2的硬質(zhì)合金立銑刀粗、精加工長(zhǎng)mm寬的通槽，加工注意及時(shí)測(cè)量。掉面裝夾，選擇一個(gè)以加工的扁作為基準(zhǔn)，選擇面銑刀去除多余的廢料，深為5mm,留有寬mm,長(zhǎng)mm的四方凸臺(tái)的加工余量，16的硬質(zhì)合金立銑刀粗、精加工上表面的120度的扇形輪廓和寬mm,長(zhǎng)mm的四方凸臺(tái)，上表面各輪廓深均為mm，粗加工留精加工余量0.3mm，選擇R4球頭銑刀加工寬mm,長(zhǎng)mm的四方凸臺(tái)上的R5的半圓倒角，采用宏程序編制，注意粗、精時(shí)加工是步長(zhǎng)的給定。 圖二的工藝分析：確定加工順序及走刀路線：根據(jù)先面后孔的原則，安排加工順序?yàn)椋哼x擇面銑刀加工60圓料上距離為520.2mm的兩個(gè)對(duì)稱的扁，粗基準(zhǔn)選擇60圓的正表面，加工主要注

8、意保證兩個(gè)扁的平行。掉面裝夾，選擇一個(gè)以加工的扁作為基準(zhǔn)，選擇5.8的鉆頭打三個(gè)R3的孔，孔深10mm，選擇16的硬質(zhì)合金立銑刀粗、精加工上表面等角度的120度、寬mm的三爪輪廓，輪廓深mm。粗加工留有精加工余量0.3mm，選擇4銑刀精加工由R3圓弧連接的三爪外輪廓。調(diào)面裝夾，以不加工的60圓的表面作為基準(zhǔn)，用百分表找正120度的一個(gè)斜面與工作臺(tái)的平行，加工7mm的通孔，加工順序：選用2.5的中心鉆點(diǎn)窩6.8的鉆頭打底孔7H7的鉸刀精鉸孔。其他兩個(gè)孔的加工均采用此辦法進(jìn)行加工。三、尺寸鏈的換算為了保證機(jī)器或儀器能順利的進(jìn)行裝配，并達(dá)到預(yù)定的工作要求。要在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中，正確分析和確定各零部件

9、尺寸關(guān)系，合理確定構(gòu)成各有關(guān)零部件的幾何精度（尺寸公差、形狀和位置公差），它們之間的關(guān)系需用尺寸鏈來(lái)計(jì)算和處理。 尺寸鏈與尺寸鏈線圖在零件加工或機(jī)器裝配過(guò)程中，由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。由加工和裝配最后形成的尺寸A0稱為封閉環(huán)，當(dāng)組成環(huán)尺寸增大時(shí)封閉環(huán)尺寸隨之增大稱為增環(huán)，當(dāng)組成環(huán)尺寸增大時(shí)封閉環(huán)尺寸隨之減小稱為減環(huán)。例下圖 箭頭法判斷增減環(huán)：與封閉環(huán)方向一致的為減環(huán)，方向相反的為增環(huán)。工藝尺寸鏈：鏈中各環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。設(shè)尺寸鏈的組成環(huán)為n個(gè)，其中m個(gè)增環(huán)，n-m個(gè)減環(huán)，L0為封閉環(huán)的基本尺寸，Li為第i個(gè)組成環(huán)的基本尺寸。 封閉環(huán)的基本尺寸L0 ：尺寸

10、鏈中封閉環(huán)的基本尺寸為所有增環(huán)基本尺寸之和減去所有減環(huán)基本尺寸之和。封閉環(huán)的極限尺寸 ：封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和；封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸之和。封閉環(huán)的極限偏差 ：封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和；封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和。封閉環(huán)的公差：封閉環(huán)的公差T 等于所有組成環(huán)公差之和 各組成環(huán)公差的確定可用兩種方法，即等公差法和等公差等級(jí)法。 設(shè)計(jì)計(jì)算 1）等公差法 等公差法是假設(shè)各組成環(huán)的公差值相等，按照已知的封閉環(huán)公差T0和

11、組成環(huán)的環(huán)數(shù)m，計(jì)算各組成環(huán)的平均公差Tav 2） 等公差等級(jí)法 等公差等級(jí)法是假設(shè)各組成環(huán)的公差等級(jí)是相等的，對(duì)于尺寸500mm，公差等級(jí)在IT5 IT18范圍內(nèi)，根據(jù)公差值計(jì)算公式IT=a，按照已知的封閉環(huán)公差T0和各組成環(huán)公差因子ii，計(jì)算各組成環(huán)的平均公差系數(shù)a。 計(jì)算下圖的封閉環(huán)尺寸： 計(jì)算封閉環(huán)的基本尺寸、極限偏差 A0 =A4 -(A1+A2+A3)=24mm ES0=A4max-(A1min+A2min+A3min)=0.2mm EI0 =A4min-(A1max+A2max+A3max)=-0.1mmT0 =A0max-A0min=0.3mm封閉環(huán)尺寸為24 在件一與件二的配

12、合中，7mm中有銷釘固定，同時(shí)可以自由開(kāi)合903，需要計(jì)算配合間隙，銷孔的尺寸公差。 因?yàn)椋?mm通孔的公差為，寬的通槽的公差為，封閉環(huán)尺寸為24， 所以 ：銷釘 ES0 = - 0.01mm EI0 = - 0.03mm 銷釘為7三、加工難點(diǎn)及解決方法 1、加工難點(diǎn)在圖二加工R3的圓在加工中由于Z向尺寸精度較高，鉆頭的深度需要控制準(zhǔn)確。在圖一中7孔的加工精度較高，表面粗糙度為Ra1.6，兩個(gè)孔是介于凹槽之間的，需要保證同軸度。2、解決方案圖二在加工R3的圓時(shí)，選用5.8的鉆頭先粗加工孔，鉆頭采用鉆尖對(duì)刀，鉆身控制在小于9.5mm，然后用4的鍵槽銑刀精加工，清根。精加工Y輪廓時(shí)不加工R3的圓。

13、在圖一的7mm孔的加工，為避免鉆偏，需先用中心鉆引正孔，然后再擴(kuò)孔、鉸孔。其次，內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于尺寸精度和粗糙度Ra值。精度較高，粗糙度值較小，一般不能一次加工到尺寸，需先用（12.5）的中心鉆點(diǎn)窩，然后再用鉆頭擴(kuò)鉆。可以減少切削深度、軸向力及切削熱等引起的變形，從而提高零件的鉆孔精度。對(duì)于該孔的精度要求較高，粗糙度Ra1.6值較小，且有垂直度的要求，為保證加工要求，一方面通過(guò)提高裝夾精度，保證其形位公差的要求；另一方面，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)和實(shí)際的加工設(shè)備及加工條件、成本，可以采用多種加工方案來(lái)保證。由于要保證同軸度最好的方法就是一次裝夾、加工，因此，我選擇先將7mm孔加工完成

14、以后，在加工長(zhǎng)mm寬的通槽，這樣兩個(gè)孔在一次裝夾、加工中完成 ，就可以較好保證同軸度了。四、合理選擇使用刀具1、慮到零件的形狀和加工精度要求，選擇刀具時(shí)需使刀具的尺寸與被加工工件表面尺寸和形狀相適應(yīng)。銑刀齒數(shù)的選擇：銑刀的齒數(shù)為獲得最佳的性能，沒(méi)有一個(gè)確定銑刀齒數(shù)的通用規(guī)定。然而，在做出選擇時(shí)有兩個(gè)因素應(yīng)考慮進(jìn)去：（1）齒數(shù)不能太多，如果太多在齒牙到切削點(diǎn)之間排屑槽的空間就會(huì)被減小，這樣不利于銑屑的排出。（2）排屑槽必須很平滑，不能具有尖角，否則會(huì)阻塞排屑槽。平面零件圖邊輪廓的加工常采用立銑刀 a. 刀具半徑r應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑 r=(0.80.9) b. 零件的加工高度H(1/4

15、1/6)r，以保證刀具有足夠的鋼度。 c. 對(duì)不通孔（深槽），選L=H+（510）mm。（L為刀具切削部分長(zhǎng)度，H為零件高度）d. 加工外型及通孔（槽）時(shí)，選L=H+r+(510)mm。（r為刀尖角半徑） e. 一般在銑床上鉆孔直徑小于12mm時(shí)，選直柄麻花鉆頭；而孔徑大于12.5mm時(shí)選用莫式錐柄鉆頭；當(dāng)孔徑小于25mm時(shí)，應(yīng)選擇鉆頭直徑與孔徑相等的鉆頭，一次鉆至尺寸；當(dāng)孔大于25mm時(shí)，可采用分次鉆孔的方法，先用直徑相對(duì)較小的鉆頭鉆底孔，然后再用小于或等于孔直徑的鉆頭，擴(kuò)孔至孔徑尺寸。以下為此圖的刀具選擇：刀具表序號(hào)刀具規(guī)格、名稱刀具半徑刀具材料加工內(nèi)容1機(jī)夾80盤銑刀R40硬質(zhì)合金毛坯6

16、0圓*15mm去廢料216三刃立銑刀R8硬質(zhì)合金粗、精加工扇形、凸臺(tái)、鍵槽輪廓34三刃立銑刀R4硬質(zhì)合金精加工三爪外輪廓48球頭銑刀R4硬質(zhì)合金倒凸臺(tái)上R10倒圓5中心鉆2.5高速鋼確定孔位點(diǎn)窩66.8鉆頭高速鋼打底孔77H7鉸刀高速鋼精加工孔 五、在配合中出現(xiàn)的問(wèn)題1、在件一與件二的配合中，7孔用銷釘固定，配合件可以打開(kāi)為垂直的90 ，并且自由的開(kāi)合，但是在這次的加工中，零件可以在三個(gè)任意的角度配合，但是無(wú)法自由的開(kāi)合。如下圖：2、在加工件一時(shí)，加工7孔，Z向下刀由于徑向力的作用容易將孔打歪，影響配合中銷釘?shù)呐浜稀?wèn)題一的解決方案：在安排工藝及零件的裝夾時(shí)，需要注意加工精度和加工誤差，工件裝

17、夾誤差，加工時(shí)考慮原始誤差，工藝系統(tǒng)誤差，測(cè)量時(shí)考慮測(cè)量誤差及外在的影響。在加工過(guò)程中需要注意每個(gè)尺寸的公差的選擇，特別是mm尺寸的選擇一定要選擇尺寸公差范圍內(nèi)，否則配合就會(huì)產(chǎn)生不可以自由開(kāi)合的問(wèn)題，在每個(gè)尺寸都在公差范圍內(nèi)的同時(shí)還要注意尺寸公差的累計(jì)。加工完成的每一部需要去除殘留在零件表面的毛刺，避免在測(cè)量時(shí)出現(xiàn)誤差或是影響下道工序的裝夾，從而間接的影響配合。問(wèn)題二的解決方案：件二7孔的解決方案一：選裝夾時(shí)用沒(méi)有經(jīng)過(guò)沾火墊鐵，用百分表找正，裝夾時(shí)在以加工的表面采用銅皮墊裝夾，以免出現(xiàn)夾痕，增加鉆孔時(shí)的鉆深，解決方案二：在加工之前準(zhǔn)備一個(gè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)沾火的等腰梯形墊鐵，墊鐵的銳角為60，鈍角為120 ，加工時(shí)以120 的角靠實(shí)件二的以加工的120 鈍角，用木錘輕輕鉔實(shí)后，進(jìn)行加工。通過(guò)對(duì)加工方案的分析，方法一的效果較好，保證了孔的平行，垂直，而加工方案二，由于采用貼實(shí)，裝夾存在間隙，所以影響與件一的裝配。因此，加工方案選擇件一的加工方法。六、結(jié)束語(yǔ)以上是我在學(xué)習(xí)數(shù)控加工對(duì)工藝分析的淺談。可以解決在數(shù)控機(jī)床上加工的零件工藝分析，出現(xiàn)的問(wèn)題可以自己解決，鍛煉自己的獨(dú)立操作能力和解決問(wèn)題的能力?？傊?，掌握加工中心的編