复杂箱体类零件数控加工工艺的研究

复杂箱体类零件数控加工工艺的研究内容摘要：

紧。 优点是敞开性好 ,夹具设计简单 ,维修方便 ,操作容易。 工艺分析 :对前述的难点 4 作误差分析 : (1)由于定位基准 ( A 面 )与设计基准 ( N 面 )不重合 ,存在着基准不重合误差 S1 ,因为 A 面与 N 面分两次 铣削加工 ,根据加工经验 ,两面间的垂直度可达 ,所以 S1 =0. 03mm (2)定位销与定位孔一般都采用间隙配合 ,由于间隙的存在 ,工件存在着转角定位误差 : tgαmax = ( SD1 + Sd1 +Δ1 + SD2 + Sd2 +Δ2)/ 2L 图 3 转角误差示意图 SD1 、 SD2 ———两定位孔公差 SD1 = SD2 =0. 018mm Sd1 、 Sd2 ———两定位销公差 Sd1 = Sd2 =0. 011mm Δ1,Δ2 ———最小间隙 Δ1 =Δ2 = L ———两定位销之间的中心距 , L =219mm 所以 tgαmax =0. 0002 S2 = L1tgαmax = = L1 为 N 面有效长度 Δmax = S1 + S2 = 0. 067mm,远远大于公差 的 1/ 3 (3)由于 A 面不需加工 ,若以此定位 ,需增加三道加工工序 (粗精铣 A 面如钻扩铰 A 面两定位孔 )因此 ,此方案不可取。 方案 Ⅱ : 以 F 面及面上的两螺纹底孔定位。 工艺流程为 :粗铣 K, F 面 ———精铣 K, F 面 ———钻 F 面螺纹底孔 ,扩铰两定位孔 ———铣 N , H 面 ,粗镗 6 大孔 ———半精镗 6 大孔 ———钻三组拨叉孔 ———扩三组拨叉孔 ———铰拨叉孔 , ———精镗 6 大孔 ———钻攻各面螺纹孔。 由于三对大孔与 3 组拨叉孔分两次加工 ,前述的定位转角误差可能导致大孔与拨叉孔轴线间的平行度误差 ,其最大值为： (L2 + L3) L/ L′tgα= (224 + 171) 219/ 235. 6 0. 0002 = 式中的 L′为 F 面上两定位孔间的距离。 (图中未标注 ) 已经超过 平行度误差 的 1/ 3. 同样道理 ,其定位误差已经超过垂直度公差 1/ 3，另外增加三道工序，同样 不可取。 第二种：侧面定位方式 改变传统的直立定位方式 ,而是以侧面定位。 夹紧力呈水平方向作用于工件上 ,这种定位方式是夹具设计比较复杂 ,但对技术难点 3,4 能解决。 具体方案如下 : 方案 Ⅲ : 选用定位基准与设计基准重合 ,由于基准重合 ,不会引起定位误差 ,则能满足垂直度允差要求。 以 N 面及 N 面上的螺纹底孔定位。 工艺流程为 :粗铣 N , H 面 ———精铣 N , H 面 ———钻 N 面上的螺纹 底孔 ,扩铰两定位孔 ——铣 K, F 面 ———粗镗 6 大孔 ,钻 6 拔叉孔 ———半精镗 (扩 ) 12 孔 ———精绞 12 孔 ———钻 ,攻各面螺纹孔。 工艺分析 : （ 1） 对垂直度和平行度有利 ,较好解决技术上的难点。 （ 2） N 面上的 M10 螺纹底孔只有 ,采有侧面定位 ,定位销要承受工件重量 ,定位销直径太小 ,强度和刚度差 ,易变形 ,严重影响定位的可靠性 ,加之 N面较小 ,两定位孔间距为 L = 169. 4。 转角误差较大 ,对孔加工尺寸精度影响较大。 （ 3） 由于六孔同时粗镗 ,轴向切削力很大 ,且与 夹紧力方向相反 ,这样势必采用较大夹紧力。 因而导致夹紧力过大 ,引起工件变形 ,影响加工精度。 方案 Ⅳ : 以 H 面及面上的两螺纹底孔定位 ,其工艺过程为 : 粗铣 N , H 面 ———精铣 N , H 面 ———铣 K, F 面 ———粗镗 6 大孔 ,钻 6 拔叉孔。 ———半精镗扩 12 孔 ———精绞 12 孔 ———钻攻各面螺纹孔。 工艺分析 : （ 1） H 面 M12 螺纹底孔可加工到 ,定位销的强度刚度较大提高 ,且 H 面积大 ,两孔距达 L =231mm。 转角误差小有利于保证和提高产品的加工精度。 （ 2） H 面上仅两大孔同时镗削 ,夹紧力较方案 Ⅲ 大为减少 ,从而减少变形 ,保证了加工精度。 （ 3） 对于前述难点 4,该方案虽存在着基准不重合误差。 即 N , H 面的平行度误差影响 Ⅰ Ⅰ 轴线 N 面的垂直度误差 ,但因 N , H 是采用双面铣加工工艺。 对机床调整好 ,可使两平面平行度控制在 以内。 又转角误差方案 Ⅲ 对垂直度误差无影响 ,因此其定位误差为 : Δmax ≤ 小于垂直度公差的 1/ 3。 （ 4） 以 H 面定位 ,将 K 面置于下方 ,可以较方便地从 K 面的窗口处设置中间导向装置。 实现 12 孔同时加工 ,减少三道加工工序 ,较好地保证了各组孔的同轴度和平行度。 经分析、比较和研究计算 ,综合各方面的情况 ,选择侧面定位方式 ,对于技术难点 （ 3） 、 （ 4） 的解决方便易行， 此方案切实可行。 结果分析 表 1 结果分析表 序号 定位基准 与设计基面的关系 加工精度 加工工序数 方案 Ⅰ A 面 不重合 不能保证 17 方案 Ⅱ F 面 不重合 不能保证 14 方案 Ⅲ N 面 重合 难以保证 11 方案 Ⅳ H 面 不重合 可以保证 11 由上表可以看出 :选择四个平面作为定位基准 ,有四个不同的加工方案。 定位基准与设计基准重合 ,虽然不会引起定位误差和它所导致的形位误差 ,但是对该零件因夹紧力和定位孔小的原因 ,影响其加工精度。 这就说明 :基准重合不一定是最优方案 ,具体情况具体分析。 小结论 合理选择定位基准 ,不仅能保证加工质量 ,同时效率高 ,工序比较少 ,工时短 ， 满足工艺设计的要求 ———高质 、 高效 、 低耗 ［ 2］。 因此 ,选择合理的定位基准对机械加工工艺方案非常关键。 装夹方法和夹具的选择 箱体类零件多个不同位置的平面和孔系要加工时， 往往要两三次装夹。 这时，常常先以三面定位法完成部分相关表面的加工，然后以加工过的一个平面和两个销孔定位，完成其余表面和孔系的加工。 在有数控回转工作台的加工中心上，工件一次装夹 可 进行四个面加工或 任意分度加工 ［ 3］。 利用通用元件拼装的组合夹具来加工箱体类零件有很大的优越性，生产周期短，经济效益好。 我们来看下面的一个例子： 图 4 变速器箱体 零件结构如图 4 所示。 两侧面刨完后以 C 面为基准（与加工中心加工时基准一致）将工件平放钳工台上，钳工按图 4 划出 B、。