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        復雜殼體零件的加工工藝與數(shù)控編程

        2013-08-18 07:44:14何小江
        機電工程技術(shù) 2013年3期
        關(guān)鍵詞:工藝

        何小江

        (西安導航技術(shù)研究所,陜西 西安 710068)

        1 工藝方案

        1.1 零件分析

        零件材料為硬鋁2A12 T4,最大外輪廓尺寸(2160+0.1×193×1460+0.1)mm,如圖1所示。三維模型如圖2所示。殼體壁厚為3 mm,屬于典型薄壁、深腔類零件。零件上下表面除四角外,上下面對稱。零件表面有1條1.78 mm×1.19 mm密封槽,沿壁四周中心分布,6個10 mm×7 mm凸耳上各有一個螺紋孔M3-6H,下表面4角凸耳處各有一個?6.3 mm的通孔。零件上下表面中間凸臺及四周處另有8個M4-7H深8的螺紋孔。

        腔體內(nèi)部有幾處豎直的凸臺,深度、形狀不完全相同。要求較高的平面度和垂直度。殼體左右側(cè)面對稱分布有17個90 mm×5 mm加強筋,前后側(cè)面上下各有一條寬3 mm,深1的連筋與殼體本體相連。

        1.2 工藝分析

        1.3 具體工藝方案

        1.3.1 粗加工

        零件毛坯為(?250×220)mm的棒料,用普通銑床銑六面至(218×195×148)mm,要求各面,,作為粗基準。在零件中間粗掏(150×90×148)mm內(nèi)腔,利于熱處理。

        1.3.2 熱 處理

        為了防止后續(xù)加工變形,對材料進行低溫去應力退火,零件在低于270℃時入爐,隨爐升溫至270℃,保溫3小時,出爐空冷至室溫。

        1.3.3 精 銑

        圖1 零件外形圖

        熱處理完成后,精銑零件外形至尺寸(2160+0.1×193×1460+0.1) mm,保證各面,上下表面,作為后續(xù)數(shù)控加工定位精基準。數(shù)控銑在DMC75V加工中心上完成,具有高轉(zhuǎn)速、高精度等特點。先銑上表面內(nèi)腔凸臺深度,銑密封槽,然后加工螺紋孔,最后銑各凸耳外形。完成上表面加工后,調(diào)轉(zhuǎn)裝夾,銑下表面。然后銑左右側(cè)面加強筋,最后銑前后側(cè)面。數(shù)控銑應以零件正中間為定位基準,加工時注意刀具轉(zhuǎn)速、進給、吃刀量參數(shù)的控制,確保加工質(zhì)量。

        1.3.4 數(shù) 控線切割

        數(shù)控銑完成后,零件的外形已加工到位。剩下內(nèi)腔的凸臺還沒有加工,由于零件壁薄,腔深,因此安排線切割一次切割內(nèi)腔凸臺成形。本零件在ROBOFIL1020數(shù)控慢走絲線切割機床上完成內(nèi)部凸臺一次切削成形,整個零件切削下來耗時共計17個小時左右。為了控制變形量,零件底部應墊上墊鐵。為保證加工精度,線切割應與數(shù)控銑采用相同的定位基準。

        1.3.5 數(shù) 控電火花

        線切割完成后,零件大部分尺寸已加工完成。局部需要電火花清角,不再詳述。

        2 數(shù)控編程[1]

        本文運用MasterCAM 9.0軟件數(shù)控編程,Mas?terCAM是美國CNC software Inc公司開發(fā)的基于PC平臺的CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設(shè)計、數(shù)控編程、刀具路徑模擬等功能于一身,對系統(tǒng)運行環(huán)境要求較低,MasterCAM強項在數(shù)控編程尤其在加工二維產(chǎn)品時,能夠直接讀取AutoCAD零件圖,也可自行繪制二維輪廓圖,無需三維造型,簡單易學,產(chǎn)生的NC程序簡單高效[2]。

        2.1 圖形準備[3]

        將1∶1比例的AutoCAD文件導入到Master?CAM中,每一個加工面放在一個圖層上。

        2.2 刀具設(shè)置

        本文在加工中運用到?16 mm、?8 mm、?6 mm、?4 mm、?3 mm、?1.5 mm的平刀,?1 mm的中心鉆,以及?1.8 mm,?2.7 mm,?3.75 mm、?5.3 mm鉆頭,及M2、M3、M4右旋螺紋擠壓絲錐。

        2.3 刀具路徑

        本文以加工正面為例,說明刀具路徑的生成。

        2.3.1 挖 槽加工[4]

        在銑正面內(nèi)腔凸臺深度的時候,采用挖槽加工。運用?8mm平刀,采用一般挖槽方式,分層銑深。X、Y、Z方向不留預留量。為了減少走刀,作輔助線以限定走刀范圍。

        2.3.2 外 形銑加工

        銑密封槽時,利用外形銑削方式。采用?1.5mm平刀,沿密封槽內(nèi)外外形線走刀,分層銑深,注意吃刀量和進給速度,為了防止刀具折斷,每次吃刀0.1 mm,轉(zhuǎn)速為1000 r/min,進給為50 mm/min。周圍凸耳的銑削同樣采用外形銑削方式,采用?8平刀,分層銑深。銑完后,再用?6平刀清角凸耳外形至R3。

        圖2 零件三維示意圖

        2.3.3 孔 加工路徑

        (1)點孔 采用?1 mm的中心鉆,運用G81方式鉆定位用孔,孔深1 mm。

        (2)鉆螺紋底孔采用G83指令,分別用?2.7,?3.75鉆頭鉆M3,M4螺紋底孔。對M4螺紋孔,底孔應鉆10 mm深,M3底孔應鉆至比凸耳高度深1~2 mm,也就是鉆至-9 mm。

        (3)攻絲 采用M3、M4右旋螺紋擠壓絲錐攻螺紋,注意轉(zhuǎn)速、進給速度、下刀速度等參數(shù),以防絲錐斷裂,導致零件報廢。

        2.4 模擬加工

        MasterCAM具有實體模擬功能,可以檢查刀具是否有碰撞、干涉等。

        2.5 小結(jié)

        本零件六個面都為加工面,上下平面形狀基本一致,只是多了兩個(26×6)mm,(25×6)mm的大凸耳而已。左右側(cè)面、前后側(cè)面均對稱,因此數(shù)控編程時用到了挖槽銑、外形銑、點孔、鉆孔、攻絲等功能。局部清角時為了減少走刀路徑,應適當做輔助線。銑左右側(cè)面的時候,要考慮到上下面凸耳的圓角,編程時應考慮余量,防止將凸耳圓角銑掉。同時,調(diào)面裝夾加工時,一定要注意對刀原點。

        總之,本零件的數(shù)控編程工作量較大,但并不是特別復雜,關(guān)鍵在于細心,考慮周到。對圖形要多檢查幾遍,以防出錯。

        3 結(jié)束語

        薄壁類零件難點在于控制加工過程中的變形,通過以上工藝安排,零件加工出來滿足要求。運用MasterCAM進行二維數(shù)控編程,簡單,易學。本文通過典型殼體類零件的加工,詳細介紹了工藝方法和編程過程,對這種薄壁類零件的生產(chǎn)具有一定借鑒作用。

        [1]王維.數(shù)控加工工藝及編程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.

        [2]張灶法,陸斐,尚洪光.MasterCAM X實用教程[M].北京:清華大學出版社,2009.

        [3]吳長德.MasterCAM 9.0系統(tǒng)學習與實訓[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

        [4]敖春根.用MasterCAM軟件編程的腔體模具零件的數(shù)控加工技術(shù)[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2006(5):170-172.

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