加工中心加工流程分析.doc
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2、文)第 28 页 共 28 页1 引言在电子、信息等高新技术的日趋成熟及市场经济需求向个性化与多样化发展的今天,未来先进制造技术发展的总趋势必然向着精密化、柔性化、智能化、清洁化、集成化、的方向发展。数控技术在促谬嘻靖秀后冻精枕势灌颧轻安刺森谚要憋劣汉陶缴蛮叹货榔缸氯喀职盗箔鼻礁唱经尔芝童恭蚂舵淌偶少聊签得贸喀韧钩幕构惹硕阳肆独蕾谣韧漱纽沿圃伪慢泣甘坊识缘裴筷矾想分溢乓筒粒循罗零铣袋雷灸剖榴圣壳吸尊错玲獭演侩昔亨啊膘口废珐丑呐墒鞠嗽曲紊慌湾族苏叁迸军敲僳攘穷锰谤拦搞偿冠摹姨纳烙貉椒才跃腰角阉雍胎缴锦轧佃轮姆床乍讫撮樱锦耀田惜簇吞滁纺攘辰樟汹耶妈遇儿毒呈彪唤茁脉幂雏冶鹃手场彻褐竣冻领缄隅卷搽颊吁
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4、田灼丸铁着掇又拼肺痊涝芬坡档攻啥波痊迎惟丛稽著衷洪俏圃蒋1 引言在电子、信息等高新技术的日趋成熟及市场经济需求向个性化与多样化发展的今天,未来先进制造技术发展的总趋势必然向着精密化、柔性化、智能化、清洁化、集成化、的方向发展。数控技术在促进全球经济发展中扮演着重要角色,是制造业实现这些先进制造技术的基础。因而数控技术水平的高低和数控设备拥有量已经成为体现国家综合国力水平、衡量国家工业现代化的重要标志之一。随着数控技术的不断发展,其应用领域已慢慢的扩大到一些与国计民生密不可分的重要行业,如IT、汽车、轻工、医疗等。效率和质量是企业永恒的追求,高速、高精加工技术可极大地缩短产品生产周期,提高产品的
5、质量和档次,从而提高企业的经济效益和竞争力。本文根据数控机床的特点,以立式加工中心为例,针对具体的零件,进行了工艺方案的分析,夹具方案的确定,刀具和切削用量的选择,确定加工顺序和加工路线,数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定,充分体现了数控设备在保证加工精度,加工效率,简化工序等方面的优势。2 图纸分析读懂零件图纸是进行机械加工的第一步,拿到图纸后首先应明确图纸使用的是哪种投影方法,即通常所说的视角。正规的图纸在右下角的标题栏里都会对其使用哪种视角给予标注。第一视角和第三视角表示方法如图2-1所示。GB和ISO标准一般采用第一视角画法,目前使用第一视角的国家有中国、德国、法国等,使用第三
6、视角有美国、英国、日本等。第一视角第三视角图2-1明确图纸的视角后,进一步读懂图纸可大致按如下步骤:(1)看标题栏。标题栏是一张图纸的信息集中地,从标题栏可以了解到零件的材料,质量,毛坯的获得方法,公差要求等信息。另外图纸的图号和版次在标题栏也有标注,这些信息方便零件各道工序在车间里的管理和流转,必须给予重视。()分析各视图关系,想象零件三维模型。先从整体出发,大概在脑海中描绘出零件的轮廓,再到局部一点一点分析想象零件的样子。一般来说,这方面的能力会随着读图经验的累积而增强。(3)读尺寸,分析尺寸基准。读尺寸时应按照先读定形尺寸,再分析定位尺寸,然后分析各尺寸之间关系的原则来进行。在读尺寸的过
7、程中要注意基本尺寸的公差要求,对于公差要求相对较高的基本尺寸要做好记录,并在接下来的工序安排及程序编制中特别注意。(4)看技术要求,明确几何精度要求。一般来说,车间里的机械加工图纸都会有技术要求或是技术说明这样一个区域。尺寸偏差代号、粗糙度代号、形位公差代号及可供查阅的国家标准经常会出现在这个区域。另外,对于零件表面的镀层要求,热处理要求,倒角、毛刺的要求也会在这里给予说明。2.1 0034图纸分析整体上看,该零件属于盘类零件,适合在立式加工中心上加工。从标题栏里可以知道图纸用的是第一视角画法,图号为7-073-0034,版次为E版本,零件材料为AL 6061-T6,成品零件质量为83g,及无
8、特殊标注的基本尺寸的公差依据。图纸的右上角给出了各个版本之间的区别与发行日期。整张图纸由三个基本视图(左视图、右视图、主视图)和一个A处局部放大图组成,其中主视图采用旋转剖。该零件的定形尺寸由84.0,72.4,R2.0,17.78等组成。定位尺寸以X,Y为基准,右视图里标出了50.0,34.34等定位尺寸。从技术要求里可以看到图纸对零件的孔位公差、表面处理、毛刺、倒角及成品的清洁、运输均作了要求。要想加工出高质量的合格产品,这些要求在整个加工过程中必须重视。另外,该版本波纹口的尺寸依照图纸0034-A来加工,故必须进一步读取0034-A图档,该图如下:从图纸右上角可以看出0034-A是此款零
9、件各版本波纹口尺寸加工的依据图。一般情况下,同一款零件各个版次之间的尺寸变化不大。对于在各个版次之间均未有变化的局部尺寸,为了以后的作图方便,图纸设计人员通常会把这一部分提取出来另作一张图作为以后各版次该区域加工的尺寸依据。俗话说“磨刀不误砍柴工”,读图是机械加工必不可少的步骤,只有在充分读懂图纸的前提下,接下来的工艺及编程工作才能更顺利的展开,才能避免不必要的错误在后续的加工中出现。3 工艺分析3.1 数控加工工艺安排准则工艺安排是机械加工的重中之重,优秀的工艺可以使零件的加工变得容易,节省工时,减少加工过程中的能耗,降低加工成本,差的工艺则会使零件加工变得困难,不当会浪费工时、增加能耗,甚
10、至会导致零件根本无法加工。传统加工工艺在制定时,除了首先考虑定位基准的选择外还应该考虑各表面加工方法的选择、工序集中和分散的程度和工序先后顺序的安排等问题。数控加工工艺的制定除了要遵循传统的加工工艺安排原则外,还要遵循以下几个原则:(1)减少零件装夹次数,尽可能做到一次装夹定位后就能加工出全部待加工的面,避免因装夹次数过多造成零件变形及定位不准确等问题。(2)尽量将刀具更换次数减少到最少。一把刀具换到主轴上后,要尽量做到该刀具把所有能加工到得地方加工完成后再换下一把刀具,以此提高加工精度和缩短加工工时。(3)先内后外的原则,即要先进行内腔内型的加工,后进行外形加工。(4)在同一次装夹中进行的多
11、步工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序,且上道工序的加工不能影响下一道工序的装夹与定位。(5)为了提高机床的使用效率,在保证加工质量的前提下,可以将粗加工和半精加工合为一道工序。(6)加工中容易损伤的地方(如螺纹等)以及平面度要求较高的面可以放在最后加工。加工工艺制定的是否合理将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。同时工艺设计既是连接产品设计和生产制造的桥梁,又是指导企业生产的重要文件,因此做这一工作时必须认真仔细,努力减少发生错误的机会。3.2 立式加工中心工艺特点立式加工中心是目前使用范围较广的数控设备之一。在数控设备品种多样的车间里,加工中心主要用来加工的对象有既有平面又有孔系
12、的零件、结构形状复杂或外形不规则的异形零件、周期性投产的批量零件、加工精度要求较高的中小批量产品。和普通铣床相比,加工中心的工艺具有以下几点优点:(1)可减少工件的装夹次数,消除因多次装夹带来的定位误差,提高加工精度。(2)可减少机床数量,并相应减少操作工人,节省占用的车间面积,简化了生产计划和生产组织工作。(3)整个加工过程由程序自动控制,减少了人为因素的参与,产品质量相对稳定。(4)因产品加工的精度一致性好,质量相对稳定,故检验工作量小,一般只需首末件检验,中间抽检即可。(5)可连续地对工件各加工表面自动进行铣削、钻削、扩削、铰削、镗削、攻丝等多种工序的加工,工序高度集中。3.3 0034
13、工艺制定3.3.1 毛坯选择毛坯是制定加工工艺的基础。毛坯的获得方法对零件工艺过程影响很大,零件工艺过程中的工序数量、加工工时、材料消耗等在很大程度上取决于所选用的毛坯,所以正确的选择毛坯具有无可厚非的重要意义。企业在选择毛坯时首先考虑的是经济因素,毛坯的形状和尺寸越接近成品零件,毛坯材料的利用率就越高,企业花在购买毛坯材料上的成本就会降低。根据图纸7-073-0034,该零件的毛坯选择可拟定如图3-1和图3-2所示两种方案:图3-1图3-2图3-1所示毛坯为圆柱形铝锭所得,毛坯获得方法简单,制造方便,但是毛坯利用率低,增加了机械加工的劳动量,不利于节约成本。图3-2所示毛坯为铸造所得,同图3
14、-1相比,图3-2所示毛坯形状更接近成品零件形状,毛坯材料利用率高,减少了工时,更节约成本。因此该零件的毛坯应采用图3-2所示方案。一般来说,为了提高加工中心的使用效率,减少工时,企业通常会先安排出一道工序(即去皮加工)和固定的设备对毛坯进行进一步加工,以便使工件更适合在加工中心上加工,此过程中应使毛坯的外形尺寸更接近成品零件。0034的毛坯为回转体,可使用数控车床对毛坯进行进一步加工。该过程中可以将零件84.0,72.4,总厚度24.28及反面腔内等外形尺寸做到位,完成这一过程后的毛坯图和实体图分别如图3-3和图3-4所示。图3-3图3-43.3.2 加工阶段划分在加工阶段划分之前必须先确定
15、工件各个表面的加工方法。该工件正面要加工的面有方槽、波纹槽、圆台面及八个圆柱面,这些面可通过铣削方法获得。反面要加工的面有四个埋头孔及四个M4螺纹孔。该工件的加工阶段划分如下:(1)粗加工阶段。该阶段的加工任务是去除工件正面的大部分的加工余量,八个圆柱、波纹槽及方槽基本成形。通常这一阶段会占用大量的工时,因此缩短工时提高生产率可从这一阶段入手考虑。(2)半精加工阶段。该阶段的主要目的是进一步去除正面的加工余量,为精加工做好准备。(3)精加工阶段。该阶段是保证零件加工质量最为重要的阶段,其主要任务是保证各主要表面达到图纸规定的加工质量和技术要求。(4)光整阶段。企业通常把这一阶段放在机外完成,其
16、主要任务是修整各个主要加工面,进一步提高尺寸精度和降低表面粗糙度数值。在现有的机械加工条件下,零件的加工过程必然要经过以上几个阶段,但是这些并不是一成不变的,在设备条件和刀具条件允许的情况下,企业通常会把粗加工和半精加工阶段合为一体,对于粗加工阶段所引起的材料变形问题,可通过精加工前松压来解决。3.3.3 刀具选用刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一,刀具选择的合理与否不仅影响机床的加工效率,而且直接影响表面的加工质量。在选用刀具之前同样要先确定工件各个面的加工方法。对于工件0034,正面通过铣削获得的面应选用铣刀,反面孔及螺纹的加工则应分别使用钻头和丝锥来完成。确定刀具的类型后,下一步便
17、要确定选用刀具的大小。刀具的大小受到被加工面的最小R角限制,所选铣刀的半径不得大于被加工面的R角,钻头大小要与被加工孔径一致。另外要注意的是,刀具的切削刃长要大于被加工面的深度,否则刀具将无法工作。接下来便要确定使用何种材料的刀具,这对于节省加工成本很重要。目前用于制造刀具的材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼等。高速钢刀具通用性好,价格便宜,适用于铣削结构钢、合金钢、铸铁等材料;硬质合金刀具切削功率较快,可用来铣削各种钢、铸铁;陶瓷铣刀可用来精铣淬硬钢及铸铁;金刚石刀具用于铣削铝、铜等非铁金属及塑料,价格较高。立方氮化硼刀具用于精铣淬硬钢,其表面加工质量最好,能够达到以铣代磨的效果,但是
18、价格高昂。工件0034所用的材料为AL 6061-T6,此材料强度一般,机械切削性能良好,因此选用价格相对低廉的高速钢刀具(车间里一般称为白钢刀)即可。依据上述及图纸7-073-0034,最终完成该工件所选用刀具如下表:序号刀具名称刃数直径(mm)刃长(mm)1波纹铣刀410102铣刀3673铣刀384铣刀3485铣刀3386铣刀228790定点钻3890定点钻6982定点钻7.110丝锥M40.711钻头3.33012钻头3.65303.3.4 0034工序安排企业通常会根据现有人力资源情况及设备的数量来安排加工工序。在企业工人人数较多,空余设备足够的情况下,工序可安排的分散一些,这样每台机
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