加工工艺设计

加工工艺设计（精选12篇）

加工工艺设计 篇1

数控加工的工艺设计和传统的工艺设计相似, 也是需要遵循以下步骤:分析零件、确定毛坯、设计工艺过程、工序设计以及填写工艺文件等。不同之处在于数控加工在工艺设计的过程中, 需要充分的考虑数控加工其自身的特点, 采取有针对性的设计方法。

1 数控加工工艺的主要内容

1) 选择那些适合在数控机床上加工的零件, 确定工序的内容。就单个零件来说, 并不是所有的加工工艺的过程都需要在数控机床上去完成的, 通常情况下只有一部分的工艺内容需要数控加工。这个过程就需要对零件的图样仔细的进行工艺分析, 找到最适合也是最需要采用数控加工的内容以及工序。在内容选择的过程中, 必须结合企业已拥有的设备, 以解决难题和关键问题为目标, 最终使生产效率在一定程度上提高, 使数控加工的优势得到充分的发挥。2) 选择合适的数控机床, 数控机床一般情况下会有两个动力头, 数控加工只需要一次装夹就可以完成普通的加工几次装夹所能够完成的加工任务。所以, 可以按照一次装夹所能够完成的加工任务来确定一道工序的具体内容。3) 对加工零件的图纸进行分析。明确加工的内容以及技术的要求, 明确加工的方案, 制定出数控加工的路线, 在数控加工的工序前后通常情况下都会加入一些普通的加工工序, 如果不能够很好的衔接, 就很容易产生矛盾。所以很又要弄清楚数控加工工序和普通的加工工序自身的加工目的、技术要求、加工特点等;对校形工序的技术要求;对毛坯的热处理状态等, 只有这样才能够让每个工序都达到相互满足的加工需要, 并且也明确了质量目标和技术要求。4) 设计数控加工的工序, 例如对工序的划分、夹具的定位与安装、刀具的选择、走刀路线的确定、切削用量的确定等。5) 数控加工工序程序的调整, 合理优化加工程序。6) 对数控机床上的部分工艺指令进行处理。

2 数控加工的基本特点

1) 数控加工的工序内容一般情况下要比普通机加工的工序内容要复杂一些。2) 数控机床加工程序的编制和普通的机床工艺规程的编制相比要复杂。这是由于一些普通机床的加工工艺不需要考虑的问题, 例如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题, 在编制数控加工工艺时却要认真考虑。3) 对于数控机床上工件的一次装夹, 可以进行多个部位的加工, 有的时候甚至能够完成工件的全部的加工内容。4) 数控机床加工的精度高。通常只需要一次加工就能够达到加工部位所需的精度, 粗加工、精加工之分。5) 根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况, 工件的各部位的数控加工顺序可能与普通机床上加工工件的顺序也有很大的区别。6) 由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具, 因此, 在数控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程, 使加工过程连续。7) 数控加工工艺中工序相对集中, 因此数控工艺规程中的工序内容要求特别详细。例加工的部位、程序的名称、程序的编号、加工的顺序、刀具的配置和使用的顺序, 刀具加工时的刀具的轨迹、刀位的路径、切削的参数等, 都要比普通的机床加工工艺中的工序内容要详细。

3 数控加工工艺的设计要点

3.1 分析零件图, 确定加工内容

在选择并且决定了要对某个零件进行数控加工之后, 并不等于要完成所有的加工内容, 可能只是对其中一部分进行数控加工, 所以, 必须对零件图样进行比较细致的工艺分析, 选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。应结合本单位的实际, 立足于解决关键难题和提高生产效率, 充分发挥数控加工的优势, 防止把数控机床降格为通用机床使用。通常选择通用机床难加工, 质量也难以保证的内容作为加工重点。当通用机床加工效率低, 工人手工操作劳动强度大时, 可在数控机床尚存在冗余能力的基础上进行选择。对于需要通过较长时间占机调整的加工内容, 必须用特定的工艺装备协调加工的零件, 采集编程用的数据困难且易与检验依据发生矛盾而增加编程难度等情况, 一般不宜选择数控加工。

3.2 根据零件特点合理设计夹具精心选择刀具

在数控编程之前, 必须根据加工零件的形状特点以及精度的要求, 考虑零件装夹的方法。选取定位夹紧方案的过程中, 必须考虑如何数控机床的工作效率提高以及将操作者的劳动强度降低, 还可以方便加工程序的编制。设计的工装夹具必须以使用最少的装夹次数完成所有表面的加工为目标, 尽量的减少装夹的误差, 充分的发挥数控机床的功能。通常情况下, 尽可能的选用组合的夹具、通用化以及标准化的夹具。尤其是在加工中心、数控铣床等机床上加工形状复杂、批量不大的零件时, 对工装夹具的使用更应该具有通用性, 以缩短零件加工的生产准备的时间, 减少制造的费用, 设计出的夹具必须装夹方便、快速, 定位准确、可靠。对刀具的选择必须遵循以下原则:1) 刀具的类型必须和加工的表面相适应, 数控机床、刀具、辅具 (刀柄、刀套、夹头) 要配套。2) 刀具的几何参数必须合理, 要有较高而且较为一致的刀具耐用度, 以及足够的刚性。

3.3 选择合适的对刀点与换刀点

对刀点就是刀具相对于零件运动的起点。对刀点通常也是程序的起点, 在对刀点确定之后, 机床坐标和工件坐标的关系也就确定了。对刀点可以选在工件上, 也可以选在机床或者夹具上。

对刀点必须和零件的定位基准有一定的尺寸关系, 以便用来确定机床的坐标系和工件的坐标系的关系。选择对刀点通常可根据以下的原则进行:1) 对刀点应尽量的选在设计基准或者工艺基准上;2) 在绝对坐标系中, 对刀点最好选在机床坐标原点上, 或者选在距机床原点为某一确定值的点上;3) 在回转工作台上, 可使工作台的回转中心与夹具的对称中心重合;4) 必须考虑对刀的重复精度。换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的。因为这些机床在加工过程中要自动换刀, 为了防止换刀时碰伤零件或者夹具, 换刀点往外设置在被加工零件的外面, 并且需留有一定的换刀余量。

3.4 选择合适的切削用量

数控加工的质量和效率, 在很大程度上取决于切削用量的选用。切削用量包括主轴转速、切削深度和进给量。切削用量的选择应在机床的允许范围内取, 同时考虑刀具的耐用度, 机床、夹具的刚性和材质的硬度。也可结合实践用类比法确定。

3.5 数控加工工艺文件的编写

为了能够使工艺准备效率和连续性得到提高, 让数控加工走向正规化, 遵循数控加工的特点, 必需建立和编制必要的数控加工工艺的文件。其中包括以下几个步骤:1) 数控加工工艺过程卡;2) 数控加工工件安装和零点设定卡片;3) 数控加工工序卡片;4) 数控加工程序卡片。

4 结语

数控加工工艺的设计对设计人员的要求非常高, 不但要求设计人员要懂得数控加工设备与编程的技术, 还要求他们必须具有丰富的数控工艺工装的知识。只有这样, 才能够掌握正确的设计方法, 才能够完成高质量的数控加工工艺的设计工作。

加工工艺设计 篇2

1 轴类零件的加工技术要求

1.1 应明确轴类零件尺寸的精度

在轴类零件轴颈选择过程中，为了确保其支撑作用，应选择IT5-7精度较高的轴颈;如果主要是作为装配传动件，应选择IT6-9精确度较低的轴颈。

1.2 应注意几何形状精度

外锥面、轴颈等轴型的圆柱度以及圆度也即是轴类零件几何形状精度，一般的轴类零件正常的话会将轴类零件几何形状精度控制在允许的尺寸公差范围内。如果是内外圆表面，对轴类零件的几何形状精度具有较高的要求，应在工艺图纸中将有效的误差范围明确表示出来。

1.3 注意相互位置精度

轴类零件在整个机械运行系统中的位置及其功能主要决定了其的位置精度。轴类零件的精度通常情况下必须达到装配传动件轴颈对支撑轴颈的需要(要求同轴度)，若未达到该项需要，会使传动齿轮之间产生一定的磨合误差，对机械的传动效果产生较大影响。通常情况下，轴类零件的径向跳动范围最小为0.01mm，最大为0.03mm。若相互位置精度具有较高要求，则最小的径向跳动范围会缩小到0.001mm，最大为0.005mm。

1.4 注意表面粗糙程度

探索数控加工中工艺设计问题 篇3

关键词：数控加工； 工艺设计

引言

数控加工中零件的工艺设计是十分重要的环节 ，对工艺的合理性以及正确性要求比较高 ，不允许出现丝毫差错 ，否则会加工出不出合格的零件 ，造成严重的经济损失 .编程人员必须对加工工艺过程，工艺路线，刀具的选择，切削用量等进行合理选择和确定。

1.数控加工工艺设计的内容

一般情况下数控加工工艺设计都应该包括以下几个方面的工序，数控加工工艺内容的选择和数控加工工艺性分析，以及数控加工工艺路线的设计。在通常情况之下，普通的机床无法进行加工的内容是数控加工工艺设计的优先选择加工内容，而对于那些一般机床难以加工，或是加工出来的产品质量难以得到保证的内容就会成为数控加工工艺设计的重点选择的对象，相对于那些一般机床加工起来效率不高且人手操作起来强度比较大的内容，只会是在数控加工工艺设计过程中次要的加工设计内容。

2.数控加工工艺设计的方法

进一步的确定好工序的加工内容，切削的用量，工艺过程中所使用的装备，还有定位时候夹紧所采用的方式，以及刀具作业时候的运动轨迹是数控加工工艺设计的主要任务，也是为接下来的编织加工过程做好预先的准备。

刀具在整个加工工艺过程中所运动的轨迹，被称之为走刀的路线。走刀的过程技能放映出加工工艺的工步内容，又能反映出整个工步所应遵循的顺序。走刀作为整个编写程序的重要依据之一，在其真正作业时候路线的选择上应该注意一下几个关键地方：

2.1.加工工艺的作业路线尽可能选择最短的

2.2.在一次走刀过程中完成最终轮廓

2.3.确定刀具切入以及切除的方向

2.4.尽可能选取能使加工工件在加工工作之后导致变形较小的路线

在选定定位位置以及夹紧的方式时，尽可能的减小编程计算基准与工艺基准和设计基准之间的误差。将加工工艺的工序尽可能的集中起来，避免过多的装夹次数，这样就能在一次的装夹后完成全部代加工的表面。还有在装夹方式的选择上，尽可能选取占用机人工调整时间较短的，且夹紧力的作用点能准确落在工件刚性较好的部位上。

依据数控加工中工艺设计时候对刀时，使用刀具和工件相对位置的基准点，称之为对刀点，也就是所选用以加工零件的加工原点。在这点上的选取上一般需要遵循以下几点：

2.4.1.选用会使得程序编制较为简单的对刀点

2.4.2.对刀点位置的选择上，应该选用一些容易找正且能方便对零件进行加工的原点

2.4.3.选择的对刀点位置还必须是可靠，且便于加工时检验的位置

2.4.4.选取能大大提高加工工艺精度的对刀点

在数控加工过程中，机床在加工过程常会有自动换刀的现象，因此会在加工的中心，或是在数控的车床等使用多刀进行加工工艺的机床地方设置一个换刀点。无论是手动还是自动的数控铣床，都需要选好相应的换刀位置。换刀点需要设定一个安全的量，以及其在一般情况下是会被设置在加工零件的轮廓之外，这样的设计是为了避免在换刀过程中，零件刀具或是夹具的受损。

数控工艺加工设计过程中，在编程时如何确定切削的速度，可根据被加工的工件的材质，硬度或是切削的状态，刀具的耐用度，背吃刀量以及进给量来选择最合适的切削速度。

以下是一个编程实例

程 序 说 明

G50 X80 Z100 建立工件坐标系（原点在工件左端面几何中心点处），设起刀点为（80，100）。

M03 S500 主轴正转，转速500转/分。

M06 T0101 换第1号刀（外圆粗车刀），准备粗车外圆面。

G00 X32 Z2 刀具从起刀点快速移至循环起点（32，2）。（毛坯直径Ф30）

G71 U1 R1； G71 P100 Q200 U0.6 W0.3 F200 复合循环粗车工件外圆表面，每次吃刀量1mm（半径值），每次退刀量1mm（半径值），X方向留0.6 mm余量（直径值），Z方向留0.3 mm余量，精加工程序从N100至N200。

G00 X80 Z100 粗车外圆表面结束，快速退刀至起刀点（即换刀点）。

T0100 取消1号刀的刀偏值。

M06 T0202 换第2号刀（外圆精车刀），准备精车外圆面。

S800 转速调高至800转/分。（精车时转速S应提高，进给F应降低）

N100 G00 X6 Z2 精车开始，刀具从起刀点移至（6，2）处。注：将倒角Z向延长2，则X=12-2-4=6（X为直径值）

G01 X11.8 Z-1 F100 直线进给加工倒角。注：M12螺纹处外圆加工至11.8（较螺纹外径小0.2），进给降为F100。

Z-20 精车螺纹处外圆（螺纹退刀槽暂不加工）。

X14 精车端面

X16 Z-21 精车倒角

Z-28.5 精车Ф16外圆

X24 Z-43.428 精车30度锥面。注：锥面左端节点坐标（24，-43.428）

N200 Z-70 精车Ф24外圆至-70处（较工件延长5mm）。（中间槽和左端外圆及倒角暂不加工）。精加工结束。

G00 X80 快速退刀至X80处

Z100 快速退刀至起刀点。

T0200 取消2号刀的刀偏值。

M06 T0404 换第4号刀（切槽刀）。设刀头宽为3mm（具体加工应测量刀宽）。

准备切螺纹槽和中间槽。

S500 转速调为500

G00 X18 Z-20 快速移至螺纹槽左侧（18，-20）处。

G01 X9.3 F50 加工螺纹槽至X9.3（槽底直径9，留下0.3余量）。

G00 X18 快速退刀至X18处。

X14 Z-17 快速移至（14，-17）处，此时右刀尖在（14，-14处），准备加工倒角。

G01 X10 Z-19 加工倒角

X9 切槽至槽底

3.结语

工业化飞速的进展，经济的迅猛增长，科学技术日新月异，全面具体的探析数控加工中工艺设计的相关问题，熟悉加工工艺的具体内容，依据数控加工中工艺设计所应该遵循的原则，制定合理可行的数控加工工艺设计方法，对于提高数控加工产品的经济效益，促进加工行业的蓬勃发展有着重要的意义。

参考文献：

[1]胡晓燕.开放式智能化数控系统的研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报.2011年03期

[2]李玮，董军，蔡邦智.数控加工工艺过程分析与处理探索[J].西南林学院学报.2012年01期

加工工艺设计 篇4

1零件的加工特点

1.1薄壁零件加工特点

在生产实践中, 薄壁类零件加工时易变形, 而且变形的表现形式是多种多样的, 有体积和尺寸的胀大和收缩变形, 也有弯曲、歪扭、椭圆、翘曲等畸形变形。但就其产生的机理来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类。

某厂某型号产品中加工的是大口径的变波束平板天线, 主体结构由辐射板、馈电板、功分/和差网络等通过盐浴焊接, 连接波导螺装而成, 显著特点是波导腔体叠加层数在整体厚度不到30mm内达到五层、层与层之间间隙最大不超过10mm、整个形成腔体的零件壁厚均为1mm, 局部让位部位仅为0.5mm。腔体尺寸精密。馈网及功率分配波导的分布与走向设计变得相当复杂, 精密加工测量比较困难。再有天线子阵共达100多个, 天线反射体设计全程范围内的平面度为0.3mm, 壁厚仅为1mm, 天线辐射缝达3400多个, 3400多个窄缝阵的各尺寸精度都在±0.02mm之内, 各位置精度也在±0.02mm之内, 加工后的馈电缝及腔体、安装榫孔等相对各尺寸精度都在±0.02mm之内, 各位置精度也在±0.02mm之内, 功分/和差网络零件均为薄壁, 主体厚度1mm, 波导腔体面表面光洁度要求高, 加工困难。

1.2零件加工过程中产生的问题

1) 平板天线在制零件均属薄壁类、高精度零件, 容易造成零件变形, 尺寸、位置精度超差, 不符合设计要求。

2) 平板天线在制零件加工均采用高速切削, 加工路径长、切削时间长, 其刀具磨损大, 零件精度周期稳定性差。

因此, 必须通过有效、科学的方法, 不断改进工艺和加工方法。正确编制工艺规程, 合理安排工序, 使工装设计满足使用要求。

2工装与工艺设计

2.1零件的装夹方式与方法

由于薄壁类零件的形状和结构的多样性以及本身具有刚度低的特点, 装夹时施力的作用点不同, 产生的变形就不同。大量实践证明, 增大工件与夹具的接触面积或轴向夹紧, 可有效降低零件装夹时的变形。如在铣削加工薄壁件时, 大量使用弹性压板, 目的就是增加接触零件的受力面积;平板天线的辐射板和馈电板外形较大, 在加工中没有足够大尺寸的磨床来保证平面度, 零件在切削过程中, 产生一定的切削力, 这个切削力与切削用量有着密切的联系。切削力的产生, 使被加工零件存在着一个被移动的趋势。因此, 必须有一个外在力将它克服, 真空吸附夹具利用夹具体与零件间的摩擦力克服切削力, 保证零件在加工过程中不被移动。采取了吸附工装真空吸附零件, 外形四周采用 “哑铃”双面沉头螺钉装夹, 真空吸附夹具的实质就是:使薄板零件与夹具之间形成相对真空, 产生负压, 并在周围用密封圈密封, 利用大气压的压力, 将零件紧紧地压在夹具体表面上。这种夹具能完全满足加工要求, 夹具体必须具有足够的强度与刚度, 为了使零件均匀地吸附在夹具体上, 夹具体必须开有均匀的真空腔, 利用真空吸附增加了对零件的吸附面积, 同时减小了真空使用体积。加工前, 将被加工零件安放在夹具体表面上。外形靠在4个销钉上定位, 然后开动真空泵, 夹具体上开的槽与被加工零件间就形成了真空腔, 将零件吸紧在夹具体表面上。

铣削薄壁类零件要采用高速切削技术 (采用了高转速、小步距、大进给的加工策略) 。采用高主轴转速可将切屑载荷 (切深) 减小到0.13mm以下, 如此小的切深能显著减小刀具与工件材料之间的切削力。高速/小切削力加工产生的热量较少, 可减小刀具偏差, 并可实现对薄壁工件的加工。由于具有这些优点, 采用高速切削可以获得较好的加工表面质量, 切削温度较低, 工件易于夹持, 加工精度也较高。再者加工时要求刀具锋利, 一方面可减少刀具与工件的摩擦, 另一方面可提高刀具切削工件时的散热能力, 从而减少工件上残余的内应力。例如, 在铣削薄壁类零件的大平面时, 使用了单刃铣削法, 刀具参数选取了较大的主偏角Kr=75°～93°和较大的前角γo≤30°, 目的就是为了减少切削抗力Fy的作用。

由于加工机床特性无法完成零件的装夹, 按机床DMU125P/FV-1712内部空间格局, 加工辐射板, 馈电板及吸附工装, 所要加工范围与DMU125P加工行程发生冲突。在不发生碰撞的情况下, 尽量利用机床行程, 最终附加了加工中转工作台 (200kg铝制工作台) 用以辅助加工, 如图1所示。

2.2辅助加工的功能

2.2.1 中转台的作用

辅助加工、拓展零件安装面积, 有效利用机床行程、缩短主轴端面到零件表面的距离。

2.2.2 吸附板的功能

吸附加工零件、零件加工时形成较大面积的接触、便于零件的装夹。

2.2.3 装夹的有效利用

装夹时采用 “哑铃”双面沉头螺钉装夹, 去除了压板装夹, 以便于零件的加工;而且使用钢丝螺套, 便于螺纹孔的反复使用;真空吸附槽增加了吸附面积, 并且减少了真空体积。

1.中转台, 2.吸附板, 3.钢丝螺套, 4.真空吸附槽.

3加工过程中的具体操作

对加工精度要求较高的薄壁类零件, 应把粗加工、半精加工、精加工分开进行。粗、半精、精加工分开, 可避免因粗加工引起的各种变形, 包括粗加工时, 夹紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后内应力重新分布引起的变形。其目的是为了保持零件的精度及稳定性。

新材料6063的应用, 从加工角度工艺采用加工实验件来确定加工参数和工艺参数。热处理也用实验件来确定温度和保温时间, 并在热处理后采用冷处理, 更有效地控制变形。采用上述措施, 既节省了材料、时间, 还有效地控制了零件的变形和稳定性、加工性能。

另外, 粗、精加工分开, 机床设备也可得到合理的使用, 即粗加工机床可以充分发挥其效率, 精加工机床可长期保持机床的精度和维持使用寿命。辐射板, 馈电板, 大尺寸底板, 中板的平面由机床直接加工;平板天线零件加工采用“回”字型方法。这样可以保证零件平面度, 也可保证零件在加工中的稳定性, 提高加工精度。因材料退火后切削黏性大, 小刀具铣缝容易产生较大毛刺, 现采用最后铣腔体底面和腔体缝时, 粗、精加工分开, 这样既剔除了毛刺又提高了加工精度, 也降低了后续钳工工序的工作量。

参考文献

[1]王先逵.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社, 2007.

数控加工工艺设计及步骤分析论文 篇5

在数控技工的过程中，要十分注重数控加工工序的集中性，最大限度地将机床加工的全部工序或大部分工序在一次加工过程中完成，以减少工件夹装次数和机床的使用数量，减少机床加工过程中的工序误差，提高数控加工生产率。并且，在数控加工中，应在一次安装之后再处理孔系加工，并采用连续换刀的方式来完成全部的孔系加工，消除加工过程中重复定位的现象。

3.2先粗后精原则

在数控加工过程中应根据零件的刚度、精度等因素来对加工工序进行划分，先进行较为粗略的加工工序，再进行较为细致的加工工序，将粗略的加工工序和细致的加工工序分开。并且，数控加工人员应再处理完全部粗略加工工序之后再对细致加工工序进行精加工。另外，数控加工应该按照由表及里的顺序进行，先进行表面的数控加工，再进行内部结构的数控加工。

3.3由远及近原则

根据加工刀点和加工部位之间的距离来计算，在加工过程中一般先加工离刀点较近的距离，以减少刀具的空间移动。并且，在车削的过程中要遵循先近后远的原则，保持半成品和坯件的刚性，进而优化其切削条件。另外，在对于镗孔和铣平面的零件加工，需要先对铣平面进行加工，再对镗孔进行加工，以避免铣平面加工过程中较大的切削力度对零件的损害，进而保证零件的功能性。

3.4最少用刀原则

在数控加工过程中为了减少数控加工的时间和数控加工的换刀次数，需要遵循最少用刀的原则，按照所用的刀具来确定加工的步骤和加工顺序。并且，数控加工技术人员需要集中同一刀具的工序进行加工，使用同一刀具来完成加工零件的编面切削部门，减少换刀时间，避免同一把刀具的多次使用。另外，在装夹过程中，数控加工人员应再加工完一种刀具工序之后，再换其他刀具进行加工。

3.5附件最少调用原则

在保证数控加工质量的基础上，数控加工人员应坚持附件最少调用原则，将涉及同一附件的程序一次性完成，并且在每次使用附件的过程中最大限度地对加工零件进行切削，减少同一附件的多次安装和调用。

3.6走刀最少原则

在保证数控加工质量的基础上，数控加工人员应坚持走刀最少原则，以节省数控加工的时间，减少数控加工过程中的资源消耗和刀具磨损。而数控加工过程中走刀路径需要根据零件的`轮廓确定，选择最合理的换刀点和起刀点，合理安排走刀路线的空间衔接，最大限度地缩短走刀行程。

3.7程序段最少原则

在数控加工工艺设计的过程中，大多数设计人员都希望运用最少的程序段来实现对数控加工零件的控制，简化数控加工程序，在保证数控加工误差的同时，保证数控编程效率，减少数控加工程序输入的时间和数控加工计算机设备的内存量。

车铣加工凸轮轴工艺优化设计研究 篇6

【关键词】机械加工；车铣技术；凸轮轴；工艺优化

凸轮轴是发动机的重要组成部分，影响发动机的进、排气性能。凸轮轴的制作有较高的工艺要求，细长型特征使得其刚性较差，在加工中容易发生弯曲变形，并且其本身型面较为复杂，这些属性使其加工工艺上存在一些特点，比如工艺复杂、轮廓型面复杂、易产生波纹、硬度分布不一、加工精度要求高等。传统三步式的加工工艺已经不适应目前复杂的要求，在此背景下，车铣加工工艺以其诸多优越性被广泛运用于凸轮轴加工中，并取得良好效果。

1.车铣加工凸轮轴的工艺优越性

车铣加工工艺下，凸轮轴加工实现了“一次装夹，完全加工”模式，体现出较高的优越性，能够在一台车铣复合加工中心完成所有工序。相对传统加工工艺而言，车铣加工凸轮轴工艺的优越性主要体现在以下几个方面：

采用CNC车铣复合加工中心，能够实现凸轮轴的一次性加工，在加工过程中不需要重复装夹和换机床，这样能够使误差降低到最小，提高了加工效率和加工精度，实现零库存生产。工件和道具的回转速度共同控制了凸轮轴的切削速度，将凸轮轴在加工中的转速降到最低，稳定了凸轮轴的切削过程，减少误差。车铣加工的高速切削是切屑带走了较多的切削热量，进而形成绝热剪切，使凸轮轴热变形较小。

2.车铣加工凸轮轴工艺设计

（1）车铣加工定位基准的选择

对于凸轮轴而言，其基准为轴线。车铣加工可实现“一次加工”，因此其装夹与定位角度方面就存在较大优势。在车铣复合加工中心机床上，存在X、Y、Z与B轴，其中B轴车铣复合中心车床可控制Z-X轴与C铣削轴，这种状况下借助B轴可实现支持内的所有范围内的车削和铣削加工。在B轴的支配最用下，车铣机床不用重复更换和装夹，大大降低了定位误差。相对于其他轴件而言，凸轮轴是沿其轴线为非对称的回转表面，这使其兼具基圆尺寸与轮轴曲线升程和相位角的要求。

（2）车铣加工阶段划分

本文研究的凸轮轴车铣加工分为粗加工、半精加工与精加工三个阶段，其中粗加工阶段对机床刚性、振动性、功率、道具性能等要求较高，主要完成粗车轴断面、车削主轴颈、切槽和粗车凸轮等加工内容；半精加工阶段要求道具能够达到单层切削厚度要求，减少加工余量，完成支撑轴颈的精加工；精加工阶段的实际切削量较小，但对精度的要求却很高，在合理的机床参数下完成精铣削凸轮。

3.凸轮型面的车铣加工工艺分析

（1）刀具选择

有与车铣凸轮轴加工工步主要是凸轮轴颈和凸轮加工，因此在主轴颈的加工道具选择方面，选择合适的外圆刀即可，而对凸轮型面加工的道具选择则较为严格和复杂，凸轮型面曲线表面形状复杂，并且每点曲率半径不同，甚至存在凹弧，则道具选择需根据凸轮实际轮廓的曲率来决定，其公式为：

其中，Rr为刀具圆角半径。根据车铣加工阶段的不同，粗加工阶段选择两刃铣刀，半精加工与精加工选择四刃铣刀，刀片类型均用刀片镶嵌式圆角立铣刀，参数为：

1）粗加工阶段，刀刃齿数2，直徑16，刀尖半径0.5；

2）精加工阶段，刀刃齿数4，直径20，刀尖半径0.3；

（2）刀具切入切出点选择

凸轮轴凸轮回转半径不同，使刀具与工件的接触面积不同，也使得刀具切入、切出点不同所造成的表面加工质量不同，凸轮升程最大点处入刀极可能造成扎刀。本文车铣加工凸轮轴采用圆柱形毛坯，从经验和实验结果看，刀具切入点的不同使得加工余量不同，当刀具切入点位于基圆部位时，余量在10～15mm之间，当刀具切入点在凸轮升程最高处时，余量在0.5～1mm之间。由此可见，刀具切入点选择在凸轮最高点出，能够使刀具受力逐渐增加至稳定，提高车铣加工效率。同时，刀具的切入点与切出点需要保留重合量，保证C轴进给大于360°，且凸轮升程表上下两点角度间隔不大于3°。

（3）切削用量选择

车铣加工凸轮切削用量通常包括进给速度、切削速度和切削深度。进给速度的参数标准要根据工件精度、表面粗糙度、材料性质以及刀具等要求共同确定，并且进给速度在拐角处适当放缓，其原则主要包括：基于质量保证的高进给速度，通常为10～15mm/min；适当减缓进给速度以确保加工精度与表面粗糙度，通常为5～10mm/min；当刀具回原点或空行程时，选择最大进给速度即可。根据加工工件精度与粗糙度要求以及刀具特性的不同，切削速度亦不同，通常精度要求较低时，切削速度快，精度与粗糙度要求高时，切削速度相对较慢。切削深度的选择与机床、工件、刀具的刚度紧密相关，刚度允许情况下，尽量使切削深度等于工件加工余量，这样能够减少走刀次数，提高生产率。切削用量的选择是多样灵活的，需要根据工件加工的实际情况和要求来确定适当的切削用量。

4.基于Matlab车铣加工凸轮轴切削用量优化

（1）确定优化设计变量

在实际的车铣加工中，在确定好凸轮轴的参数后，机床、刀具的参数也相应的确定，此时影响凸轮轴精度和生产效率的的主要工艺参数因素有工件每圈铣刀轴向进给量fa，切削速度Vc，切削深度ap，刀具每齿进给量fz，工件转速nw等，其中切削速度最主要的影响因素之一，也是本文主要优化因素。车铣加工的每转进给量计算公式为：，刀具每齿进给量为。由此可知，车铣加工凸轮轴的优化参数变量主要是切削速度与工件每圈铣刀轴向进给量。

（2）建立目标函数

车铣加工凸轮轴工艺优化的最终目标是最低成本与最高生产率，即最优生产效率。生产率需综合实际切削时间tm、换刀时间tc、非加工时间ta三者，因此生产率目标函数应为；生产成本的主要因素有工时费与加工设备损耗费，目标函数公式为。因此双目标函数为。

（3）约束条件

在实际的车铣加工凸轮轴生产中，切削用量的约束条件主要有切削力、切削功率、刀具耐用度、工件表面粗糙度以及最大、最小切削用量的约束。

参考文献

[1]夏焕金，蔡慧慧，韩林.车铣复合加工技术的发展及应用[J].金属加工（冷加工），2011.11

[2]李大海，李晓慧.单节凸轮轴机械加工优化[J].内燃机车，2011.7

[3]王娟.凸轮轴数控磨削加工过程动态优化仿真的研究及软件开发[D].湖南大学，2009.4

数控车床加工工艺分析与设计 篇7

一、数控车床加工工艺的优势

数控机床和传统的工艺比起来在很多地方有很大的不一样, 数控机床在程序上要求很严格, 需要准确无误的程序, 并且定位基准和误差的控制很重要, 只有保证了这两个重要的因素才可以加工出质量合格的产品。在实际的加工中虽然无法保证设计的基准和定位基准保持重合但是由于零位补偿的存在可以将测量基准和工序基准同设计基准联系到一起使其保持一致。

二、数控车床编程的工艺处理基本原则

在加工方面数控车床和其他类型的车床加工得到的目标体基本差不多, 但是数控加工同时也具有其他车床不具备的特点。数控车床的加工设计一般要考虑很多种因素一般零件的形状和材质等因素会有一些不同需要以使用不用的方案。因此数控加工会遵循一定原则按照一定的规范进行操作。

(一) 先粗后精。在材料进行加工之前需要对零件先进行一个粗加工处理, 这样有很多的好处。可以节省时间在很短的时间内先将不需要的部分去除掉, 这样对于细加工有很多的方便之处, 很大程度上提高了工作效率。还可以满足细加工的要求, 保证细加工的质量要求。在粗加工结束之后还要进行第一和第二次细加工, 第二次细加工的目的是为了进一步提高工件的精度。

(二) 先近后远。数控机床和一般的机床一样在加工零件的过程中都是利用减少空走刀的次数和减少刀具的移动位置来提高效率的。所以在机床进行加工的时候都是先对距离较近的位置进行处理然后慢慢移动到位置较远处。

(三) 先内后外。在加工过程中刀具和工件都是具有一定的刚性的, 在加工过程中非常容易因为刀具和工件的刚性条件使得加工精度出现误差, 所以在加工过程中要先对工件的内表面进行加工然后再转向外表面, 这样可以最大程度地防止内外表面出现精度误差。

(四) 采用尽可能少的加工程序。根据数控加工的特点可以发现程序的多少对加工过程也有很大影响, 程序越少加工时间越短效率也就越高, 并且还可以在最大程度上使误差出现的几率减小, 最大的程度上提高工作效率。

三、数控车床加工工艺流程的优化改进

(一) 对加工零件的工艺性分析要准确。在零件进行加工前要尽可能使零件的外形和内部的形状保持统一的几何类型, 在加工过程中要减少对刀具的变换量。我们平常所接触很多的零件都具有一定圆弧角度, 在加工的过程中要格外注意圆弧的半径大小, 并且要特别注意很小的圆槽内径不能太小, 不然刀具不能进行操作。另外还要有统一的定位基准, 这样就不会在工件重新安装的时候导致在加工之后的定位基准不一样进而导致工件出现误差。除此之外, 工件上还要有定位的基准孔, 也可以将工艺孔作为基准孔。如果上述两种方法都无法实现的话, 还可以将精加工过的表面作为统一的基准, 这样就可以降低因为二次装夹产生的误差。

(二) 采用加工方法和加工工序要适当。在加工的过程中要特别注意遵守一定的规则以保证加工工件的精度。满足精度的加工方法有很多种, 在进行选择的过程中要充分考虑部件的形状、大小等热物理特性, 选择出一种最适合效率最高的方法。同时在考虑以上因素以外还要考虑设备的应用情况、设备的生产效率和损耗等因素。利用数控车床加工零件的时候工序是相对比较集中的, 要尽最大的能力使其可以在一次就全部或者将大部分完成装夹。首先应该仔细分析图纸, 然后确定方案看是否可以在一次的装夹中就可以完成整个零件的加工, 如果无法实现的话就尽可能降低装夹的次数和刀具的变换次数。在制定工作步骤的时候要考虑工作效率和工件的加工精度使其都尽可能的高。

(三) 制定最优加工路线。最佳的加工路线可以最大程度上保证工件的精度和生产效率, 其要遵循以下一些规则:第一, 在设计路线的时候要充分考虑减少换刀和走刀的次数;第二, 在计算方面要尽量简单, 为进一步编程减小工作量;第三, 要保证被加工物体对精度的要求。在走刀的过程中要保证工件的表面要尽量避免刀的划痕, 所以在程序设计的时候要特别注意进刀和出刀的程序设计。在车削外表面的轮廓的时候, 车刀的切入和切出的点要保证在零件外表面轮廓的延长线上, 这样就保证了零件轮廓的光滑性, 避免了划痕的产生。并且在加工的过程中要尽可能不产生停顿, 不然工件在停顿的时间有可能会发生不稳定导致工件表面划痕的产生。

(四) 制定数控车床上刀具的安装设计与工序卡。数控机床和普通的机床在工艺上有很大的差别, 前者会更加复杂因此在性能上会更好, 在复杂的工件加工上能更好地完成加工, 数控机床只需要将程序编写正确, 不需要考虑工步问题。工序卡要包括编程的原点、削铣参数、编程的说明。其中编程的说明中要包括程序编号、机床型号和所有刀具半径补偿等内容。

刀具的安装设计要最大可能地统一标准, 在工艺、编程和设计上要保持统一。要尽可能保证一次将工件加工出来, 最大化利用机床的加工效率减少人为对加工时间的占用。另外, 当我们需要加工的零件变少的时候, 要根据数控加工自身的特点对夹具的使用遵循以下两个要求。第一, 要尽量保证夹具的坐标方向和机床的坐标方向相对固定;第二, 要协调好机床和工件的坐标关系。除此之外还可以通过调试其他一些夹具来降低生产的费用和减少生产的时间。

(五) 数控车床加工操作步骤。如图1所示。

四、刀具及选用

选用如图2所示的4种刀具。

(一) 外圆车刀。主要是用来进行工件外表面的粗加工和精加工。

(二) 螺纹车刀。主要进行对M40X2的螺纹进行加工。

(三) 切槽车刀。主要用来进行槽的切削, 可以一次走刀完成。

(四) 圆弧车刀。主要用来满足对工件圆弧部分的完成。

在使用数控机床加工的实际过程中都不是一次性将工件加工完全, 而是在加工的过程中不断进行调整和优化。在加工的过程中会发现各种不同的问题, 要不断对问题进行优化和改进, 及时进行经验的总结为以后的加工提供更好的参考。

参考文献

[1]赵艺兵.数控车床加工工艺分析与设计[J].中国制造业信息化, 2012, 11:1~14

[2]程叔重.数控加工工艺[M].杭州:浙江大学出版社, 2012

加工工艺设计 篇8

关键词：定位基准,夹具设计,加工工艺

1 零件的分析

工件为电机的一侧端盖, Φ55.58+0.02 0的孔是与轴配合的, 所以精度要求高。Φ900-0.02轴线以Φ55.58+0.020的轴线为基准具有同轴度要求, 因此, Φ900-0.02和Φ55.58+0.02 0应在一次装夹中完成以保证同轴度要求。

由零件图分可知, 工件上除114×114平面需要在铣床上完成, 4-Φ7和3-Φ9的孔要在钻床上完成以外, 其余工序均可以在车床上装夹并车削完成。工件所要求的表面粗糙度为R a=3.2m, 要分粗车和精车两部分完成关键表面的加工。

根据工艺要求, 工件为中批量生产, 尺寸精度和位置精度要求不严格, 所以工艺路线的设计和钻床专用夹具的设计应以提高生产率, 降低劳动强度为主。

2 工艺规程设计

2.1 确定毛坯及制造形式

考虑到零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击载荷, 因此应该选用45号钢锻造件, 以使材料具有足够的强度和韧性, 保证零件的加工精度和工作准确可靠。由于零件采用中批量生产, 根据零件图纸的技术要求, 零件精度要求较高, 并且轮廓尺寸不大, 故可选用模锻成型, 能保证零件的尺寸要求, 这从提高零件生产效率和加工精度考虑也是有利的。

2.2 基面的选择

毛坯及制造形式确定之后, 工艺规程设计首先要确定基面, 定位基面来确定工序定位基准, 基面选择正确合理, 可以提高零件生产效率和加工精度, 降低零件报废率, 使生产过程顺利进行。

2.2.1 粗基准的选择

粗基准的选择应以加工表面为粗基准, 保证待加工表面与不加工表面的相互位置关系精度, 对于轴类零件而言, 大部分以外圆作为粗基准, 根据零件图纸技术要求, 选择Φ124外圆表面作为粗基准, 就能满足零件的加工要求。

2.2.2 精基准的选择

精基准的选择主要是保证零件的加工精度和技术要求, 以及在装夹过程中简单、准确、可靠、迅速、方便, 尽可能采用基准重合和基准统一原则, 提高零件的加工精度和生产效率。

2.3 制定工艺路线

制定工艺路线应尽可能的使工序集中, 既能提高经济性, 降低生产成本, 并提高零件的几何形状、尺寸、位置精度及生产效率, 增强工件的刚性, 合理制定工艺路线, 充分利用设备使用率, 便于安排工件热处理工序, 及时发现零件内部组织缺陷, 减小报废率, 缩短加工工时。

2.3.1 工艺路线方案一

工步1车Φ90mm的端面;

工步2粗车Φ90mm的外圆;

工步3精车Φ90mm的外圆;

工步4粗车Φ55.58mm的内内孔;

工步5精车内孔Φ55.58mm的内孔;

工步6车Φ124mm的端面;

工步7粗车Φ124mm的外圆;

工步8精车Φ124mm的外圆;

工步9铣削114×114mm的端面;

工步10钻3-Φ9mm的内孔;

工步11钻4-Φ7mm的内孔;

工步12铰3-Φ9mm的内孔;

工步13铰4-Φ7mm的内孔;

工步14终检。

2.3.2 工艺路线方案二

工步1车Φ124 mm的外圆和端面;

工步2以车削好的端面和Φ124 mm的外圆为定位面粗车Φ90mm的外圆;

工步3粗车内孔Φ55.58mm的内孔;

工步4车削端面使工件厚度达到尺寸要求;

工步5精车Φ90mm的外圆;

工步6精车Φ55.58mm的内孔;

3结论

综上所述, 随着科学技术的发展, 传统的直流系统绝缘监测装置将面临着新的挑战, 难以适应当今社会发展的要求, 从而使得新型直流系统绝缘在线巡检装置应运而生。因为, 巡检装置与计算机技术结合起来, 通过传输、采样、记忆、数据处理, 建立巡回监测直流系统各支路的自动化和智能化体系, 并且整个装置可安装在屏上, 能够将整个直流系统支路运行的绝缘状况详细、及时地反映出来, 不仅仅能够提高直流系统绝缘在线巡检效率, 还能够降低安全事故的发展, 为相关企业最终实现经济效益和社会效益提供可靠保障。

参考文献

[1]薛源顺主编.机床夹具设计[M].机械工业出版社.

[2]张龙勋主编.机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书及习题[M].机械工业出版社.

[3]蔡光耀主编.机床夹具设计[M].机械工业出版社.

机房防护板数控钣金加工工艺设计 篇9

钣金制品时至今日, 各行各业, 生产生活中应用之广, 无处不有, 如汽车外壳、不锈钢橱具、桥梁桥架、金属办公家具、金属工艺品等等。钣金, 即板, 薄板之意, 对薄金属板进行综合的冷加工, 包含折、剪、冲、焊、铆、拼接等工艺。随着数控技术的发展和数控设备的普及, 早期应用于军工、航天等高精领域的新兴技术, 逐步发展壮大, 广泛应用到了工业领域, 数控钣金加工就是因运而生的多元化钣金加工技术。

钣金加工的基本设备包括:剪板机、数控冲床/激光、等离子、水射流切割机/复合机、折弯机, 以及各种辅助设备如:开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机等。数控钣金加工就是全部或大部分工序使用了数控设备, 如:激光切割机、数控冲床、数控折弯机、数控焊接机等。这些先进的数控钣金设备有效地解决了零件精度要求高、形状复杂等问题, 比传统的钣金加工设备更能适应产品规格多样化的柔性需求, 能直接从制图到产品无纸化生产。

(二) “机房防护板”的加工工艺制定

如图1所示“机房防护板”适用于室内、半室外、户外型自动扶梯, 与其它组件进行连接构成上机房防护装置, 用于放置扶梯的驱动机构, 起到防护作用。

该“机房防护板”适用于双驱动型自动扶梯。零件材质选择DC51D+Z (德标) 镀锌钢板, 如图2所示。该材料易于加工成型, 有良好的吸音效果, 重量较轻, 使用寿命较长。因表面镀锌呈银白色, 常被称为“白铁皮”, 可以防止钢板被空气和水等锈蚀, 材料表面还可以作喷漆或抛光处理, 适合“机房防护板”的使用要求。

如图3所示为“机房防护板”零件图, 根据零件图样设计要求、产品数量及现有设备条件等方面进行加工工艺制定的综合分析。首先, 零件外形较特别, 考虑到加工质量及加工效率, 先选择剪板机将钢板裁剪到适当尺寸, 再采用激光切割机进行外形切割, 同时因零件的两个Ø100圆孔直径较大, 冲压加工不适合, 故安排在激光工序中一并完成;其次, 零件上有若干小孔加工, 孔规格小数量多, 采用激光加工孔径小易产生熔渍, 采用普通冲床加工费时费力, 所以选择数控冲床进行加工;再次, 零件上有多处折弯要求, 且折弯角度和折弯尺寸不同, 适宜采用数控折弯机进行折弯;最后, 根据客户要求, 零件需作表面喷涂处理。综上考虑, 该零件工艺安排为:数剪-激光-数冲-数折-喷涂等工序。产品制作单如表1所示。

(三) “机房防护板”的数控钣金加工工序

根据零件图样尺寸、激光机工作台尺寸以及排样要求, 采用数控剪板机将原购规格为1200*1000*Cmm镀锌钢卷按1200*1000*2270mm尺寸进行剪板。

1. 数控激光切割工序

SLCF-L15X30型精密数控激光切割机, 工作台的尺寸规格为3000*1500mm, 对零件进行展开排样, 如图4所示一块镀锌板上安排了两个零件, 排样时零件离钢板边缘最好留有20mm左右余量。采用New CAM编程软件进行各参数设置并生成数控程序代码, 通用参数设置为:刀具补正方向 (右) 、小于91度拐角减速处理、自动设置原点位置 (0, 0) ;快速切割方式参数设置为:圆弧切入 (引割长度3) , 内孔切割方向 (CCW) 、外切割方向 (CW) 、内孔优先切割、不选择外孔断点切入;其余参数设置略, 切割路径如图5所示

根据工件材料及厚度, 依据参数表, 机床操作时需设置以下几个方面的参数, 如表2所示。

2. 数控冲床冲孔工序

SKYY31228C型数控冲床, 控制系统为FANUC Series Op, 32工位转塔模具库, 机床尺寸规格为2000*1250mm, 夹钳尺寸规格为90*15mm。采用ProCAM编程软件进行各参数设置并生成数控程序代码, 主要参数设置为:板材尺寸1285.2*984.2mm、每块板零件数量1个、冲床原点坐标 (1400, 1412) 、冲头高度5mm、板材厚度1.2mm。如图6所示, 零件图中18×20×Ø6圆孔采用规格为ROØ6圆形上模和ROØ6+0.8圆形下模, 4-8×16椭圆孔采用规格为Ø8×16椭圆上模和OBØ8×16+0.8椭圆下模, 具体参数设置如表3所示。冲压加工时选择自动配刀方式, 设置冲压对象等参数, 生成数冲程序代码。

3. 数控折弯机折弯工序

PR6G100×2550型数控液压折弯机, 最大压力300bar, 功率7.8kw。选择如图8所示折弯模具, 适合折最大2mm钢板, 其上模各参数为:角度88°、高度180mm、半径0.1mm, 下模各参数为V开口12mm、角度88°、高度142.5mm。

以零件图中左右两侧边折弯为例, 如图9所示在Delem数控系统中进行数据编程, 主要参数设置如表4所示。

(四) 结束语

“机房防护板”零件采用了多种数控钣金设备进行加工, 是典型的数控钣金加工实例, 在较短时间内达到了产品的精度要求, 减少了研发时间, 降低了工人的劳动强度, 是传统钣金加工的突破, 极大地提高了钣金加工的能力, 应用前景广阔。

参考文献

[1]章飞.钣金展开与加工工艺 (第二版) [M].机械工业出版社, 2007.

[2]汤酞则.钣金基本工艺与设备[M].高等教育出版社, 2006.

外护罩加工工艺及定位心轴的设计 篇10

在机械零件加工过程中, 往往遇到一些形状不规则而材料又较特殊的零件, 如图1所示的外护罩零件, 如使用常规传统加工方法很难保证零件的加工精度和产品质量, 甚至无法加工;需要编制先进的加工工艺和设计合理的定位夹具来保证产品的加工精度并提高生产率。

1 零件分析

外护罩零件材料为0Cr18Ni9 (0Cr19Ni9、304) 不锈钢材质, 具有良好的综合性能。但由于0Cr18Ni9不锈钢属于难切削材料, 在编制加工工艺和选用刀具时, 必须考虑加工面精度要求和零件变形等各方面因素:

1) 外护罩零件薄细, 加工缺口圆周圆弧斜面时受到零件薄细的限制, 存在零件跳动、刀具振动难以加工的现象;

2) 装夹困难, 易于变形。由于外护罩形状独特, 零件圆周受力薄弱, 在加工过程中难以装夹定位, 在夹持部位易造成工件的变形;

3) 内孔形状特殊。在加工内孔Φ72mm时, 无法用车削扩孔、镗孔、插孔等方法进行加工;

4) 材料特殊, 增加切削难度。产品采用0Cr18Ni9不锈钢, 此材料抗拉强度高, 延伸率大、韧性大, 采用普通刀具加工时, 会出现粘刀现象造成刀具损伤和崩刃、零件报废的严重后果。

2 加工精度分析

外护罩的加工精度在很大程度上取决于机床的精度, 刀具、夹具对工件加工精度的影响也较大。加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示, 刀具误差对加工精度的影响随刀具的种类不同而不同。一般刀具 (如车刀、镗刀、铣刀等) 的制造误差对加工精度没有直接的影响;定尺寸刀具 (如钻头、铰刀、拉刀等) 的尺寸误差直接影响被加工零件的尺寸精度;成形刀具 (成形刀、成形铣刀等) 的误差主要影响被加工面的形状精度;刀具的磨损会直接影响刀具相对被加工表面的位置, 造成被加工零件的尺寸误差。夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置, 其制造误差对工件的加工精度 (特别是位置精度) 有很大影响。因此, 应在满足公差范围要求的前提下, 优选经济合理的加工方法以提高机械加工的生产率。

3 工艺设计

外护罩的切削工艺包括加工面及加工基准的确定、加工工序的确定、加工刀具的选用和切削用量的确定等方面。

3.1 加工面及加工基准的确定

主要加工面和主要基准面的确定见表1所示。

表2电火花加工规准

3.2 零件加工工序

根据外护罩的加工难度及其工作量, 综合考虑加工精度和提高生产效率的前提下, 优化加工工艺, 尽可能减少加工工序, 特制定如下加工工序 (见表3) 。

3.3 加工刀具的选用

刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工精度、加工工序、切削用量等相关因素正确选用。为了解决不锈钢特有的切削加工难题, 要对加工零件的形状和性能进行深入细致的研究, 例如, 外护罩的加工是根据高速钢刀具、硬质合金刀具、涂层刀具和陶瓷刀具等四种刀具的性能特点和适用范围进行综合分析、合理选用, 从而有效提高零件加工精度。由于YB135涂层硬质合金铣刀, 具有高硬度、高耐磨性, 适宜在高速下粗加工;YB125涂层硬质合金铣刀, 有很好的耐磨性和抗塑性变形能力, 适宜在高速下精加工。采用刃口精细化和表面平滑化处理的涂层刀具, 有效抑制毛刺的产生, 减少粘刀现象的发生, 防止刀具发生微小崩刀及突发性崩损, 可实现优异稳定的切削加工, 因此优先选用涂层刀具进行加工。

3.4 切削用量的确定

对于不同的加工方法, 需要选用不同的切削用量。粗加工一般以提高生产率为主, 半精加工和精加工应在保证加工质量的前提下, 兼顾切削效率、经济性和加工成本。切削用量的选择原则是保证零件加工精度、表面粗糙度和刀具耐用度, 充分发挥机床、刀具切削性能, 最大限度地提高生产率, 降低成本。

1) 确定铣前平面背吃刀量 (铣削深度) ap:根据零件加工余量和加工表面粗糙要求, 确定铣削为粗、精两次加工, 查阅实用机械加工工艺手册和数控系统用户手册可得粗铣ap=3.2mm, 精铣ap=0.8mm;

2) 确定铣前平面侧吃刀量 (铣削宽度) ac:根据零件加工要求和零件加工面的宽度尺寸, 采用Φ20mm YB135涂层硬质合金带整体刀头的4齿立铣刀, 粗精铣ac= (0.6~0.9) d=12~18mm, 取ac=15mm;

3) 确定铣前平面进给量f:根据机床进给系统的强度和刚性、工件刚度和表面粗糙度的要求。查阅实用机械加工工艺手册和数控系统用户手册可得每齿进给量fz粗=0.10mm/z, fz精=0.04mm/z, 故f粗=fz粗z=0.4mm/r, f精=fz精z=0.16mm/r;

4) 确定铣前平面切削速度vc:根据机床功率和在保证合理的刀具耐用度的前提下, 查阅实用机械加工工艺手册可得粗铣vc=70m/min, 精铣vc=90m/min;

5) 确定铣前平面进给速度vf:由vc=πdn/1000, 故粗铣n=1000Vc/πd=1114.65 r/min, 精铣n=1000Vc/πd=1433.12 r/min。查阅数控系统用户手册取粗铣n=1100r/min, 精铣n=1500r/min。粗铣时vf=fn=440mm/min精铣时vf=fn=240mm/min。

同理, 可计算出钻削、车削等加工平面、圆弧、螺纹孔的切削用量, 在此不作详述。

4 电火花加工及电极设计

用电火花加工内孔Φ72mm、内孔平面、内顶斜面∠43°并进行电极设计。

4.1 电火花加工参数的确定

根据材料特性及加工效率, 设定电火花加工规准见表2所示。

4.2 电极设计

电极设计的目的主要是为了完成内孔Φ72mm、内孔平面、内顶斜面∠43°的成型加工, 因此设计的出发点是整体电极。又考虑到整体电极的加工存在困难, 不利于加工生产, 所以采用组装整体电极。加工内孔Φ72mm为电极1, 加工内孔平面为电极2, 加工内顶斜面∠43°为整体电极, 如图2、3、4所示。电极1圆柱平面槽上通过两个螺丝将电极2固定, 加工出顶斜面∠43°, 形成整体电极。

4.3电火花成型加工

此工序在加工时, 按设计好的规准进行加工, 以达到零件精度要求。在加工过程中, 注意电极的校正、电极损耗程度来调整加工规准, 并分别用粗电极、精电极加工, 以保证加工精度和满足技术要求。

5 铣削外顶斜面∠43°、外顶内框52×29mm等及定位心轴的设计

铣削外顶斜面∠43°、外顶内框52×29mm、缺口圆周圆弧斜面∠58°需要正确选择定位基准并设计定位心轴。

5.1 定位基准的选择

在加工外顶斜面∠43°、外顶内框52×29mm、缺口圆周圆弧斜面∠58°工序时, 外护罩内孔Φ72和内顶斜面∠43°已经加工到要求尺寸。因此选用外护罩内孔Φ72作为定位基准, 配合专用心轴定位, 完全限制了工件的6个自由度。

5.2 定位心轴的设计

定位心轴的设计主要是限制工件的自由度, 通过心轴圆柱面右侧一平面与外护罩内孔Φ72平面紧密配合, 配合侧面紧固螺钉、心轴轴肩和紧固螺钉, 限制了外护罩的6个自由度, 达到定位作用, 定位心轴的设计如图5所示。

5.3 铣削外顶斜面∠43°、外顶内框52×29mm

将外护罩安装在定位心轴上, 用螺钉从侧面和上面两个方向将其固定, 使用V型架夹持定位心轴, 夹持高度不超过外护罩底面3mm, 配合分渡头装夹加工。先粗加工再精加工, 其加工顺序为:加工外顶斜面∠43°、外顶内框52×29mm, 在加工外顶内框时要换刀进行加工。

5.4 铣削缺口圆周圆弧斜面∠58°

此工序在加工时, 由于使用定位心轴支承定位、V型架夹持, 保证了在加工过程中零件的刚性, 避免加工刀具振刀、零件晃动和变形, 达到定位夹具设计的要求和零件加工的各项指标。

6 结论

现代机械产品对加工精度和生产率提出了越来越高的要求, 数控机床加工已成为机械加工中的重要装备, 在加工复杂形状和特殊材料的零件时, 对数控加工的工艺设计提出更高的要求。为优化设计加工工艺, 关键在于正确选取切削用量和配合专用夹具的设计, 充分发挥机床和刀具的整体性能, 减少辅助装夹、换刀时间, 从而可靠地保证工件的加工精度, 最大限度提高生产率和产品质量。

参考文献

[1]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].2版.机械工业出版社, 2003.

[2]陈子银.模具数控加工技术[M].人民邮电出版社, 2006.

[3]梁炳文.机械加工工艺与窍门精选[M].中化出版社机械工业出版社, 2000.

[4]周成统.铣工工艺与技能训练[M].人民邮电出版社, 2009.

加工工艺设计 篇11

【关键词】确定毛坯；工艺路线；工序数据；切削用量；工时定额

前言

人们在实际的端盖零件加工过程中发现，由于端盖零件的密封功能对于加工的技艺要求不是高，所以端盖零件的加工过程并不复杂，且对加工的精度要求也比其他的零件低。即便如此，在进行端盖零件机械加工工艺规程设计的时候，仍然要注意设计的细节，才能充分发挥端盖零件的作用，保证机械的性能完好[1]。端盖零件的加工工艺的具体设计流程分为确定毛坯、制定加工工艺路线、确定各工序的加工数据和加工工具、确定各工序的切削用量和工时定额四个步骤，端盖加工工艺的设计流程可根据机械加工的实际情况适当调整，以配合机械加工的要求，确保机械加工的顺利完成。

一、端盖零件机械加工工艺规程设计的原则

一般来说，机械加工工艺规程的设计必须要以保证产品质量为基础，实现高质量、高效率、低成本的零件加工过程。因此，端盖零件机械加工工艺规程设计遵循技术性和经济性的原则。技术性是原则指端盖零件加工工艺规程设计应根据本企业实际生产条件来选择加工技术，不断引进国内外先进的技术手段促进加工工艺规程设计的科学化、合理化，为端盖零件加工奠定坚实的物质基础。经济性原则是指在多个加工工艺设计方案之中选择成本投入最低的方案，保证端盖零件加工以最小的成本投入成本获得最大的经济效益。端盖零件加工成本投入包括资金、设备和人力的投入，加工工艺规程设计要尽可能利用现有的设备，降低资金投入，保持设备的性能完好，注意加工人员的安全以及劳动强度，提高加工人员的工作效率与工作质量，为实现高效端盖零件加工创造良好的环境[2]。

二、端盖零件机械加工工艺规程的具体设计

通常情况下，端盖零件机械加工工艺工程的具体设计流程为确定毛坯、制定加工工艺路线、确定各工序的加工数据和加工工具、确定各工序的切削用量和工时定额。了解零件的基本结构与作用是进行端盖机械加工工艺规程设计的前提条件，每一位工人只有在充分了解零件的情况的基础上才能顺利完成加工工艺的设计。在实际的加工工艺设计过程中，以一种端盖的结构为例，比较详细的设计流程如下图所示。

（一）确定毛坯。端盖零件的毛坯选择需要确定毛坯的材料、公差等级和加工余量。由于端盖零件是机械的外部结构，因机械工作对端盖零件产生的作用力不会很大，而且端盖零件本身结构并不复杂，尺寸较小，外部因素和其自身因素决定了端盖零件对材料的要求不会很高。通常人们选择沙星铸造毛坯足以满足机械加工的要求，并且可以保证产品的质量和生产效率[3]。根据人们以往的经验与机械制造工艺设计简明手册可以确定铸件的公差等级、尺寸公差和加工余量，这一过程需要设计人员对实际的端盖毛坯情况了如指掌，参照的依据是端盖毛坯最大圆形端面尺寸。

（二）制定加工工艺路线。制定端盖零件加工工艺路线包括选择定位基准、选择端盖表面加工方法和划分加工阶段。在加工不同的端盖结构时要选择不同的定位基准，端盖内孔要选择φ100外圆面为粗基准，端盖外端要选择端盖内端为粗基准。而设计人员则会以端盖内端面和φ50孔为精基准，来进行对端盖其他表面的加工。实践证明，通过粗基准和精基准的相互配合可以最大程度地确保工艺路线设计的科学化。端盖表面加工包括端面、圆及内孔的加工，加工阶段的划分是保证端盖零件加工质量的重要方法，可以大致分为粗加工和半精加工两大阶段。

（三）确定各工序的加工数据、加工工具。在进行加工前需要对各个工序的加工数据进行仔细核对，包括加工余量、尺寸以及公差，从根本上保证端盖机械加工的数据不存在任何问题。在端盖零件加工的时候，需要使用到多种设备，包括铣床，刀具有端铣刀、外圆车刀、麻花钻、扩孔钻、铰刀和平锉，量具选用游标卡尺、卡尺和塞规，夹具的选择则需要以端盖生产的批量为依据，夹具、组合夹具适合小批量生产的端盖，而对于大批量的端盖会使用专用夹具。

（四）确定各工序的切削用量、工时定额。工序的切削定量和工时定额确定的第一步是计算钻孔、粗绞、精铰工步的切削用量，也就是要计算背吃刀量、切削速度、进给量。工序的工时定额确定需要参照机械制造工艺设计简明手册得出，工时定额不仅包括加工的基本时间、辅助时间和其他时间，还要计算布置工作时间、休息时间与生理时间等。首先根据手册里的公式算出每工步的基本时间，然后根据基本时间与辅助时间的换算關系，求出每工步的辅助时间。

结束语

了解端盖零件机械加工工艺规程的具体设计流程对于实际端盖零件加工具有指导性意义，促进端盖加工工艺朝着合理化、科学化、规范化的方向发展，有利于提高端盖产品的质量，增强整个机械的性能[4]。从端盖生产到加工以及后期保养的过程有效降低机械制造的投入成本，减少资金、人力、物力的使用，同时充分利用先进的科学技术加工端盖零件，提高端盖的功效。另外，端盖零件的各方面创新也是必不可少的，我国应当在总结端盖零件加工经验的基础上，借鉴国外成功经验，促进端盖零件加工工艺的进步，开发端盖零件新的功能。

参考文献

[1]乔学志.浅谈端盖的零件机械加工工艺规程设计[J].科技创新与应用，2013，28：41.

[2]王东辉.连杆零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计[J].科技展望，2014，23：22.

[3]曹仁涛，熊朝山.车床刀架转盘三维建模及机械加工工艺规程优化设计[J].制造业自动化，2015，05：1-3+6.

[4]尹少男.端盖类零件加工工艺分析[J].无线互联科技，2014，02：79.

作者简介

加工工艺设计 篇12

在高度机械化的社会的背景下, 人们需要高情感价值的设计。高情感价值的具体表现之一就是对手工艺的重视, 以及自然的韵律感、动感与立体感。编织的手工操作部分是机器无法取代的, 正是手工操作产生了一种有人情味的亲近感。裘皮编织制品也有手工附加值, 裘皮编织服装要比整皮服装的价格高出许多。

19世纪末工艺美术运动中最主要的设计师莫里斯, 他认为一个设计师必须了解与其设计有关的特殊的生产过程, 这一点很重要, 否则将事倍功半。另一方面, 要了解特殊材料的性能, 并用它们来表现材质本身的自然美感。莫里斯的初衷是反对机器生产, 鼓励艺术家参加手工艺创作, 但莫里斯的理论中重视艺术设计手工情趣的部分对今天的裘皮设计仍有启发意义。

1、平编式工艺设计

平编式工艺是基本的缠绕式工艺, 其特点是毛条与底网结合紧密, 正反面都有毛, 毛条缠绕时将底绒翻转出来, 充分体现底绒的特点。但设计中为了突出针毛, 引伸出了另一种工艺, 即平编式工艺。毛条平穿过底网, 与缠绕式相反, 它的特点是只有一面都有毛, 并充分反映出针毛部分的美感。

平编式中有单面平编和双面平编两种具体的设计方向。单面平编指在编织过程中所有毛条的皮板朝向反面, 毛被朝向正面。单面平编常与绕编工艺混合使用。双面平编指在编织过程中一部分毛条的皮板朝向反面, 毛被朝向正面时, 另一部分毛条皮板朝向正面, 毛被朝向反面, 这种正反交替可以产生两面相同、互补或截然不同的效果。双面平编常用来设计正反两面穿服装。

2、串绳式工艺设计

串绳式工艺是把小块裘皮先制成毛球或卷筒, 再用细绳串连或编结起来。串绳编织主要的部分是制作毛球或卷简。普通材料制作圆球的方法是将裘皮切成圆形小块, 把圆形小块的边缘用线抽拉, 形成圆球。这样制作毛裘, 不仅浪费原料, 而且不圆顺饱满。结合力学原理的一种简单易行的制作毛球方法是:将裘皮裁成菱形小块, 并只固定皮张的四角, 然后翻折过来。既省料、易裁剪, 又有很饱满的效果。卷筒制作是把毛条切成知形小块, 然后以机械平缝或手工连结两侧边的方法形成一个圆柱形。毛球和卷筒制作完成后, 用丝带、皮革条等细绳穿过空隙, 细绳的连接处可以编结, 也可以把接口隐藏在毛球或卷筒内。卷筒和毛球也经常单独作为裘皮编织的装饰作用。

3、毛条在底网上的排列与转化设计

在编织设计中, 毛条在底网上的排列及二者之间的相互转化, 亦能赋予裘皮新的外观。毛条在底网上的排列设计, 底网和毛条的结合过程中, 根据毛条在底网上的规则排列分布和章法布局, 可拓展为直线设计和花式设计两种。

直线排列式设计, 行行编和隔行编是直线排列设计的方式。行行编指毛条在底网的所有纵向或横向直线纱线上都有缠绕, 一般要求毛条切割得比较细, 外观一般细腻均匀, 又可以达到仿整皮或抽刀的效果。

花样式排列设计, 隔行编织毛条缠绕一部分纵向或横向直线纱线, 行与行 (条与条) 之间凹凸有致, 形成一种编织单位的反复和变化, 显示出秩序感和节奏感。花式排列的变化非常多, 其中有“之”字形花式、锯齿形花式、麦穗花式、菱形花式和玫瑰花花式等。而且不同的花式之间可以互相套用, 比如玫瑰花花式套菱形花式, 大菱形花式套小菱形花式。

毛条和底网结构之间的转化, 毛皮和底网通常在软硬、厚薄和质感特征上存在很大的差异, 裘皮编织方法把不同的材料有机的结合在一起, 这种结合正是裘皮编织的最大创新之处。裘皮编织显现的是皮张的零散效果, 它代表了一些新的裘皮工艺的共性, 区别于抽刀等传统的方法。裘皮编织根本上是一种重构式的设计, 平面图像或色彩元素可以打散再重新组合, 材质或结构也可以打散再重新组合, 现代设计的最终视觉效果通常不追求完整。裘皮编织中的“散”是过程也是目的, 它以一种“散乱的活力”, 彻底改变了裘皮的皮张原貌, 反映出裘皮领域内设计和审美要求上不同于以往的全新变化。“为什么将东西打碎时, 它们看起来比完整时更丰富?”也许裘皮编织正是在整与散、分与合、破与立之间完成了设计上创新。

二、裘皮的材料创新

1、裘皮的碎料组合

裘皮的碎料组合法设计, 在裘皮修整以及缝制服饰品过程中, 从揉制裘皮及剪下的边缘和小块皮, 例如:头尾、四肢和腹部等小块裘皮都属边角余料, 边角余料应按种类、大小、颇色、毛被稠密度、光泽和卷曲状态, 皮板厚薄, 柔软性继续分选, 然后制作相应的裘皮产品。加工边角余料时, 从仓库领取经过分选的余料, 用水略微回潮, 然后抨皮平展。仔细按颜色, 毛被稠密度, 或其它特征进行选配, 并拼接成一定尺寸的褥子, 然后再裁制成各种毛皮制品, 它的优点是变废为宝, 降低裘皮服装生产成本;增加边角料的使用率, 根据毛向, 形状可组合出富于变化及意想不到的肌理效果。总之, 裘皮下脚料的综合利用是一项很有价值和意义的工作。碎料的材料与色彩组合应遵循一定的法则, 它的发展是一个从简单到复杂、从低级到高级的过程, 可以把形式美的法则理解为一种创作的方法, 也可理解为欣赏与评价作品的一个角度, 或是作为一种美的形态来对待。形式美的法则包括:比例、均衡、韵律、强调、统一, 比例和强调是组合的手段。组合时的材料比例、色彩冷暖分配不应相等得有主次之分、并且有突出与强调的重点。均衡与韵律是组合的目的, 最大特点是在支点的两侧造型要素不必相等, 彻底打破呆板之感而具有活泼、跳跃、节奏、运动、丰富的造型意味, 而统一则是碎料组合的结论, 它表现在造型、款式、要素、构图的整体, 材料搭配组合的统一, 组合的风格与流行的统一。整体的统一使艺术作品显得更加完美, 作为裘皮服装的材料再造也是相通的, 它并非是裘皮材料各要素之间机械相加, 而是通过多样及变化性来最终表现的。

单一碎料组合, 主要是由单一品种、同一部位的裘皮材料组合而成。组合后产生有组织的立体浮雕效果。貂皮与狐皮是裘皮服装使用最多的材料, 貂皮的组合材料较碎, 只适合整皮使用。而狐皮的组合材料面积较大, 如后腿等部位可做切割、打散处理, 进行第二次再造。单一品种组合, 一般都是拼接成60cm×120cm的褥子再制作成裘皮服装。

多种碎料组合, 这是新的材料组合法, 比起单一材料组合制作更简单、方便, 在拼接时应遵循设计学的原理。在选料上可选兔、狐、貉等不分部位、不分大小、不分品种、不分色彩的原料自由组合, 但原材料的比例分配是重点, 比例不可等同。对比的运用可达到凸凹不平、大小不等立体空间感和艺术性的造型。在色彩方面, 变化比较丰富, 多种颜色依照形式美的原则应有主有次的组合成成品褥子, 再制作成品。这种组合方法也适用于各种裘皮服装, 也是提高产品附加值。

碎料组合后期再造, 主要指在碎料组合后, 如何提高碎料在服装中的使用率。由于碎料在拼接时会遇到毛向及毛的长度、厚度及色差的影响, 特别是狐毛会产生高低不等的效果, 主要方法有:染色法、印花法、剪毛法等。这样可使碎料具有整体感、统一感。

2、裘皮材料与面料结合

与面料结合法, 在裘皮解构设计的方法中, 不同面料之间的混合配搭, 同样能给人们耳目一新的感觉, 给人们带来新的视觉效果。这也是本文探讨裘皮解构设计的一个重要的手段。

<1>狐毛与真丝面料结合

该方法是将狐毛切割成大小相等的方块或细条, 这种方块或细条可根据需要自行改变宽度与长度。每块狐毛必需按顺序缝在真丝面料上, 依如切割毛皮的排列方向, 这种工艺方法适用于双面穿的服装中。目的是要制造出一种轻巧别致与柔软的面料。选用具有幻彩效果真丝面料, 质地较稳固, 不能太薄。裘皮颜色应与真丝面料颜色相配, 这样才能显出独特的品味及产生瞩目的效果。

<2>裘皮与皮革结合

该方法是根据SAGA推行的再造方法演变而来, 主要是仿青紫兰獭兔皮和皮革结合, 这种方法直接影响裘皮使用的数量, 皮革条的宽度影响视觉效果。

<3>裘皮与针织结合