(1)以一次安装作为一道工序; (2)以粗、精加工划分工序;
(3)以同一把刀具加工的内容划分工序; (4)以加工部位划分工序。
在具有良好冷却系统的加工中心上,对于毛坯质量高、加工余量较小、加工精度要求不高或新产品试制等单件或生产批量很小的零件,可在加工中心上一次或两次装夹完成全部粗、精加工工序。
本次设计的电信盘套零件加工顺序的安排原则:先粗后精、先面后孔、基面先行。
根据该以上原则,确定该零件的加工顺序为:铣底面→铣四周外轮廓→翻面装夹→铣上表面→粗铣凸台→精铣凸台→粗铣凸型腔键槽→精铣凸台型腔键槽→钻中心孔→钻零件四周的4xФ8.7mm的螺纹孔,刀肩深20mm→攻丝4XM10
3.6 工艺路线的确定
3.6.1 可能采取的工艺路线方案
(1)工艺路线方案一
工序一:制造毛坯90mm×90mm×40mm
工序二:粗、精铣6个面至尺寸80mm×80mm×30mm 工序三:
工步1:粗铣凸台轮廓,侧部留0.4mm的精加工余量 工步2:精加工凸台轮廓
工步3:粗铣凸台上圆弧键槽,底部和侧部留0.4mm的精加工余量 工步4:精铣凸台上圆弧键槽
工步5:钻螺纹孔4xФ8.7 mm,刀肩深20mm
工步6: 攻丝4XM10,深12mm
工序四:去毛刺 工序五:检验 工序六:入库 (2)工艺路线方案二
工序一:制造毛坯90mm×90mm×40mm
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工序二:粗、精铣6个面至尺寸80mm×80mm×30mm 工序三:
工步1:钻螺纹孔4xФ8.7mm,刀肩深26mm 工步2:攻丝4XM10,深18mm
工步3:粗铣凸台上圆弧键槽,底部和侧部留0.4mm的精加工余量 工步4:精铣凸台上圆弧键槽
工步5:粗铣凸台轮廓,底部和侧部留0.4mm的精加工余量 工步6:精加工凸台轮廓 工序四:去毛刺 工序五:检验 工序六:入库
3.6.2 工艺路线方案比较
在数控加工中,刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。加工路线的确定原则:
(1)加工路线因保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率高; (2)使数值计算简单,减少编程工作量;
(3)应使加工路线最短,这样既可以减少程序段,又可以减少空刀时间。 从以上方案对比分析可知,方案二将钻孔和攻丝放在前面,钻孔攻丝之后再来铣平面有悖于工序的划分,不利于进行下一步铣削的加工,所以综合考虑选择方案一进行加工。
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第四章 设备及其工艺装备的确定
4.1 机床的选择
由于该零件属于单件小批量生产,因此不用考虑生产效率等问题,只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可,但为了减少人为的换刀量,根据现有的数控机床,确定选择由大连机床厂设备有限公司生产的VMC850系列数控立式加工中心,其主要技术参数如下:
系统配置: FANUC
工作台面积(mm):460×950(500×1050) 行程(X-Y-Z)(mm):800×500×550 主轴锥孔:BT40 主功率(KW):7.5/11
主轴变速系统转速(rpm):50-6000伺服
机床结构:台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调 备注:16把斗笠式刀库、20把圆盘式刀库
4.2 夹具的选择
在确定装夹方案时,只需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式,并选择合适的夹具。
(1)专用夹具:一般在产品相对稳定、批量较大的生产中采用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。除大批量生产之外,中小批量生产中也需要采用一些专用夹具,但在结构设计设计时要进行具体的技术经济分析;
(2)组合夹具:组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高的精度和赖磨性,可组装成各种夹具。夹具用完可拆卸,清洗后可留、待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用并具有减少专用夹具数量等优点;
(3)通用夹具:已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具,称为通用夹具。其尺寸、结构已经规范化,而且具有一定的通用性,这类夹具适应性强,可用于一定形状和尺寸范围内的各种工件,价格便宜。其缺点是夹具精度不高,生产效率也比较低,较难装夹。一般适用于单件小批量生产中。
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选择装夹方法的要点:
(1)尽可能的选择箱体的设计基准为精基准;粗基准的选择要保证重要表面的加工余量均匀,使不加工表面的尺寸、位置符合图纸的要求,且便于装夹;
(2)加工中心高速强力切削时,定位基准要有足够的接触面积和分布面积,以承受大的切削力且定位移动可靠;
(3)夹具本身要以加工中心工作台上的基准槽或基准孔来定位并安装到机床上,这可确保零件的工件坐标系与机床坐标系固定的尺寸关系,这是和普通机床的一个重要区别。
综合分析此方块座,毛坯和零件都较为规则选用机用平口虎钳进行装夹。
4.3 刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。编程时选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。对刀具的基本要求:
(1)铣刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二:一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点;
(2)铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不耐用而磨损较快,不仅会影响零件的表面质量与加工精度,而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶。除上述两点之外,铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。
根据不同的加工内容,则需要不同规格的刀具来进行加工,该零件材料为45钢,毛坯尺寸与成品尺寸余量较为充足,考虑到加工效率,接刀痕迹,走刀的重叠量。
综上分析确定铣6个平面用面铣刀Φ120mm;粗、精铣凸台用Φ12mm立铣刀;粗、精铣凸台上型腔键槽用Φ10mm立铣刀;钻孔用的Φ8.7麻花钻;攻丝选用M10标准丝攻。
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表4.1就是该零件加工所需要用到的所有刀具。
表4.1 刀具卡片
刀具名称 面铣刀 立铣刀 立铣刀 中心钻 麻花钻 攻丝 刀具规格 Ф120mm Ф16mm Ф10mm A3mm Ф8.7mm M10 刀具号 T01 T02 T03 T04 T05 T06 刀具材料 硬质合金 YT15 YT15 高速钢 高速钢 硬质合金 加工表面 铣零件6个面 铣零件凸台轮廓 铣零件凸台型腔键槽 钻中心孔 钻孔4XФ8.7 攻丝4XM10 4.4冷却液的选择
为了刀具和工件的温度,不仅要减少切削热的产生,而且要改善散热条件,使用切削液可以有效的降低温度还可以防止切削层金属的变形。减少切削与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦,现有冷却液分为:水溶液、乳化液和切削油三大类。根据零件材料和刀具材料分析,为了得到较高的表面质量和精度,并且减少水与铝的化学反应。所以选取10%乳化液效果较好。
冷却液表3-5如下所示:
表4-2 冷却液主要成分及作用
冷却液名称 水溶液 乳化液 切削油 主要成分 水、防锈添加剂 水、油、乳化悸 矿物油、动植物油、极压油添加剂或油性 主要作用 冷却 冷却、润滑、防锈 润滑
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