数控加工箱体零件的工艺分析

图33所示为铣床变速箱体图。零件材料为HT200，中批量生产，其加工工艺分析如下：

1．零件图工艺分析

该零件由平面、型腔以及孔系组成。零件结构较复杂，尺寸精度较高。零件上需要加工的孔较多，虽然绝大部分配合孔的尺寸精度最高仅为7级，但孔系内各孔之间的相互位置精度要求较高，除一处垂直度允差为0.03㎜外，其余各处同轴度、平行度允差为0.02㎜。

2．设备的选择        

为确保这些孔加工精度的实现，提高生产率，本例选择日本一家公司生产的卧式加工中心加工该件。机床配有MAZATAL CAM—2数控系统，具有3坐标联动，双工作台自动交换，由机械手自动换刀，传感器自动测量工件坐标系和自动测量刀具长度等功能。刀库容量为60把。工作台面积630㎜×630㎜，工作台横向(X轴)行程910㎜，纵向行程(Z向)行程635㎜，主轴垂向行程710㎜，编程可用人机会话式，一次装夹可完成不同工位的钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序。对于加工变速箱体这类多工位，工序密集工件与普通机床相比，有其独特的优越性。

图33  铣床变速箱体

3．确定零件的定位基准和装夹方式

(1) 定位基准的选择

选择零件上的M、N和S面作为精定位基准，分别限制3个、1个和2个自由度，在加工中心上一次安装完成。除精基准以外的所有表面，由粗至精的全部加工，保证了该零件相互位置精度的全部项目。这三个平面组成的精基准可在通用机床上先加工好。

（2）确定装夹方案

l  装组合夹具，将夹具各定位面找正在0.01㎜以内，将夹具擦净，夹好。

l   将工件98±0.1㎜，Ra6.3μm面向下放在夹具水平定位面上，S面靠在竖直定位面上，32±0.2㎜，Ra6.3μm面靠在X向定位面上夹紧，保证工件与夹具定位面之间0.01㎜塞尺不入。当然，各定位面已在前面工序中用普通机床加工完成。

4．加工阶段的划分

为了使切削过程中切削力和加工变形不过大，以及前次加工所产生的变形（误差）能在后续加工中完全切除，可把加工阶段分得细一些，全部配合孔均经过粗→半精→精三个加工阶段。

5．工艺设计说明

（1）对同轴孔系采用“调头镗”的加工方法，先在B0和B180工位上先后对两个侧面上的全部平面和孔进行粗加工；然后再在B0和B180工位上，先后对两个侧面的全部平面和孔进行半精加工和精加工。

（2）为了保证孔的正确位置，在加工中心上对实心材料钻孔前，均先锪孔口平面、钻中心孔，然后再钻孔→扩孔→镗孔或铰孔。

（3）因Ф125H8孔为半圆孔，为了保证Ф125H8孔与Ф52J7孔同轴度0.02㎜的要求，在加工过程中，先用立铣刀以圆弧插补方式粗铣至Ф124.85㎜，然后再精镗。

（4）为保证Ф62J7孔的精度，在加工该孔时，先加工2-Ф65H12卡簧槽，再精镗Ф62J7孔成。

6．刀具选择（见表9）

表9  数控加工刀具卡片

7．确定切削用量（略）

8．数控加工工艺卡片拟订（见表10）

表10  铣床变速箱体数控加工工艺卡片

单位名称		×××	产品名称或代号			零件名称		零件图号
			×××			铣床变速箱体		×××
工序号		程序编号	夹具名称			使用设备		车间
×××		×××	组合夹具			卧式加工中心		数控中心
工步号	工步内容 （尺寸单位㎜）			刀具号	刀具规格 / mm	主轴转速 /r.min	进给速度 /mm.min	背吃刀量 / mm	备注
1	B0
2	铣Ⅰ孔中Ф125H8孔至Ф124.85			T01	粗齿立铣刀Ф45	300	40
3	粗铣Ⅲ孔中Ф131台、Z向留0.1㎜			T01		300	40
4	粗镗Ф95H7孔至Ф94.2			T02	镗刀Ф94.2	150	30
5	粗镗Ф62J7孔至Ф61.2			T03	镗刀Ф61.2	180	30
6	粗镗Ф52J7孔至Ф51.2			T05	镗刀Ф51.2	180	30
7	锪平4-Ф16孔端面			T07	专用铣刀Ⅰ24-24	600	60
8	钻4-Ф16孔中心孔			T09	中心钻Ⅰ34-4	1000	80
9	钻4-Ф16孔至Ф15			T011	锥柄麻花钻Ф15	400	40
10	B1800
11	铣40尺寸左面			T45	面铣刀Ф120	600	60
12	粗镗Ф80J7至Ф79.2			T13	镗刀Ф79.2	150	30
13	粗镗Ф62J7孔至Ф61.2			T03		180	30
14	锪平4-Ф20H7孔端面			T07		600	60
15	钻4-Ф20H7孔中心孔			T09		1000	80
16	钻4-Ф20H7孔至Ф18.5			T57	锥柄麻花钻Ф18.5	350	40
17	B0
18	精镗Ф125H8孔成			T60	镗刀Ф125H8	200	20
19	精铣Ф131孔成			T01		400	40
20	半精镗Ф95H7孔至Ф94.85			T16	镗刀Ф94.85	200	20
21	精镗Ф95H7孔成			T18	镗刀Ф95H7	200	20
22	半精镗Ф62J7孔至Ф61.85			T20	镗刀Ф61.85H7	200	20
23	精镗Ф62J7孔成			T22	镗刀Ф62J7	200	20
24	半精镗Ф52J7孔			T24	镗刀Ф51.85	260	20
25	铰Ф52J7孔成			T26	铰刀Ф52AJ7	100	20
26	镗4-Ф16H8孔至Ф15.85			T10	专用镗刀Ф15.85	200	30
27	铰4-Ф16H8孔成			T32	铰刀Ф16H8	100	20
28	B1800
29	半精镗Ф80J7孔至Ф79.85			T34	镗刀Ф79.85	200	20

续表

单位名称

×××

产品名称或代号

零件名称

零件图号

×××

铣床变速箱体

×××

工序号

程序编号

夹具名称

使用设备

车间

×××

×××

组合夹具

卧式加工中心

数控中心

工步号

工步内容 （尺寸单位㎜）

刀具号

刀具规格 / mm

主轴转速 /r.min

进给速度 /mm.min

背吃刀量 / mm

备注

30

Ф80J7孔端倒角

T36

倒角刀Ф89

300

30

31

精镗Ф80J7孔成

T38

镗刀Ф80J7

200

20

32

半精镗Ф62J7孔至Ф61.85

T20

200

20

33

Ф62J7孔端倒角

T40

倒角镗刀Ф69

300

30

34

圆弧插补方式切二卡簧槽

T42

专用切槽刀Ⅰ22-28

400

20

35

精镗Ф62J7孔

T22

200

20

36

镗4-Ф20H7孔至Ф19.85

T50

专用镗刀Ф19.85

300

30

37

铰4-Ф20H8孔成

T52

铰刀Ф20H7

100

20

编制

×××

审核

×××

批准

×××

年  月  日

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