儀表殼體類(lèi)零件，大都是整塊儀表裝配的支撐骨架，對(duì)整塊儀表的使用性能有著重要的影響。它們都具有復(fù)雜的外型、內(nèi)腔，嚴(yán)格的尺寸公差和形狀位置公差，壁薄且壁厚不均勻，極易發(fā)生變形。隨著工廠的發(fā)展要求及新產(chǎn)品、新材料的出現(xiàn)，對(duì)儀表殼體類(lèi)零件的要求也越來(lái)越高，要提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，必須采用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行綜合加工，并確定優(yōu)化的數(shù)控加工工藝方案。本文以上安裝體零件為例，分析并討論了數(shù)控加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，為更多從事儀表殼體類(lèi)零件加工領(lǐng)域的工作人員提供一定的幫助，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率。

　　1 零件結(jié)構(gòu)分析

　　上安裝體材料為L(zhǎng)Yl2CZ，屬單件小批量生產(chǎn)，毛坯采用型材，以降低其成本提高生產(chǎn)效率，節(jié)約研制時(shí)間。對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，主要包括以下幾個(gè)方面：

　　(1)零件主次表面的區(qū)分和主要表面的保證。對(duì)底面 孔屬于6級(jí)精度，粗糙度Ra0.8μm，需要采用粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)加工才能達(dá)到要求。

　　(2)重要技術(shù)條件的分析?？? 有同軸度φ0.02的要求，關(guān)系到裝配位置，其精度直接影響到組件的安裝及儀表的使用性能。

　　(3)零件圖上表面位置尺寸的標(biāo)注。上安裝體的長(zhǎng)度尺寸都以φ73的右端面為基準(zhǔn)，所以在工藝規(guī)程的編制中工序長(zhǎng)度尺寸盡量與其保持一致。

　　(4)零件技術(shù)要求的分析。零件技術(shù)要求主要是指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。

　　2工藝規(guī)程制定

　　零件的數(shù)控加工工藝流程通常為：零件圖→分析圖樣確定加工工藝過(guò)程→編寫(xiě)工藝規(guī)程→確定NC加工工序→數(shù)值計(jì)算→編寫(xiě)程序單→機(jī)械CAD→機(jī)械CAM→程序校驗(yàn)→制備控制介質(zhì)→首件試切→調(diào)整程序及機(jī)床→成批加工→成品。

　　2.1工藝路線的制定

　　劃分工序與加工路線的確定直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，應(yīng)盡量作到工序相對(duì)集中，工藝路線最短，機(jī)床的停頓時(shí)間和輔助時(shí)間最少。安排工藝路線時(shí)除通常的工藝要求外，本例重點(diǎn)考慮以下因素：

　　(1)保證加工質(zhì)量，劃分加工階段

　　工件在粗加工時(shí)，切除的金屬層較厚，切削力和夾緊力都比較大，切削溫度也比較高，將會(huì)引起較大的變形。按加工階段加工，粗加工造成的加工誤差可以通過(guò)半精加工和精加工來(lái)糾正，從而保證零件的加工質(zhì)量。同時(shí)合理使用設(shè)備，既能提高生產(chǎn)率，又能延長(zhǎng)精密設(shè)備的使用壽命。

　　(2)合理安排熱處理及表面處理工序

　　熱處理可提高材料的機(jī)械性能，改善金屬的加工性能及消除內(nèi)應(yīng)力。鞍支架的熱處理工序安排在粗車(chē)和銑削加工去除余量以后進(jìn)行高溫時(shí)效、低溫時(shí)效，主要目的是消除材料加工后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

　　為了提高零件的抗蝕能力、耐磨性、抗高溫能力和導(dǎo)電率等，一般都采用表面處理的方法，表面處理一般安排在過(guò)程的最后進(jìn)行。對(duì)于精度要求高的表面，表面處理后會(huì)影響其尺寸精度，一般表面處理后進(jìn)行精加工工序，以保證尺寸精度和表面粗糙度。上安裝體的表面處理工序在對(duì) 進(jìn)行精加工工序之前。

　　(3) 數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接

　　數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，如要不要留加工余量，留多少;定位面與孔的精度要求及形位公差;對(duì)校形工序的技術(shù)要求;對(duì)毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依據(jù)。

　　綜合以上原則，鞍支架的工藝路線安排如下：

　　2.2 加工誤差分析

　　就制造工藝過(guò)程而言，產(chǎn)品質(zhì)量主要取決于零件的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量。零件的制造質(zhì)量一般用幾何參數(shù)(如形狀、尺寸、表面粗糙度)、物理參數(shù)(如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等)、機(jī)械參數(shù)(如強(qiáng)度、硬度等)及化學(xué)參數(shù)(如耐蝕性等)來(lái)表示。上安裝體加工誤差產(chǎn)生的原因主要有：

　　(1) 機(jī)床誤差的影響

　　影響機(jī)床加工精度的主要因素有主軸的回轉(zhuǎn)精度、移動(dòng)部件的直線運(yùn)動(dòng)精度以及成形運(yùn)動(dòng)的相對(duì)關(guān)系。主軸的回轉(zhuǎn)精度通常反映在主軸徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)上，它在很大程度上決定著被加工表面的形狀精度。本例采用的銑式加工中心機(jī)床是UMC600萬(wàn)能加工中心，它的機(jī)床精度目前是國(guó)際上機(jī)械加工類(lèi)機(jī)床中頂尖級(jí)的，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都在0.001mm之內(nèi)。對(duì)于上安裝體的加工精度影響較小。

　　(2) 夾具定位誤差分析

　　上安裝體的加工用夾具采用1個(gè)大平面和1個(gè)定位銷(xiāo)(菱形銷(xiāo))及1個(gè)圓柱銷(xiāo)定位。1個(gè)圓柱銷(xiāo)限制x和y的移動(dòng)及1個(gè)大平面限制z的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，定位銷(xiāo)(菱形銷(xiāo))限制了x和y的轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足了六點(diǎn)定位原理。經(jīng)定位誤差分析計(jì)算，能滿足零件加工精度要求。夾具簡(jiǎn)圖如圖所示。

　　夾具簡(jiǎn)圖

　　2.3 規(guī)劃加工刀具路徑

　　規(guī)劃上安裝體幾何圖形外形加工刀具路徑包括加工坯料、對(duì)刀點(diǎn)的確定、加工幾何圖形的選擇、加工刀具的選擇及刀具參數(shù)的設(shè)置等內(nèi)容。

　　2.3.1 加工坯料及對(duì)刀點(diǎn)的確定

　　在規(guī)劃上安裝體幾何圖形外形加工刀具路徑前，先利用Mastercam系統(tǒng)提供的邊界框命令確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸，并將圖形中心移到系統(tǒng)坐標(biāo)原點(diǎn)，便于加工時(shí)以圖形中心對(duì)刀。在加工時(shí)，工件在機(jī)床加工尺寸范圍內(nèi)的安裝位置是任意的，要正確執(zhí)行加工程序，必須確定工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的確切位置。對(duì)刀點(diǎn)是工件在機(jī)床上定位裝夾后，設(shè)置在工件坐標(biāo)系中，用于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系空間位置的參考點(diǎn)。在工藝設(shè)計(jì)和程序編制時(shí)，應(yīng)以操作簡(jiǎn)單、對(duì)刀誤差小為原則，合理設(shè)置對(duì)刀點(diǎn)。

　　2.3.2 規(guī)劃加工刀具路徑

　　規(guī)劃上安裝體幾何圖形加工刀具路徑主要包括刀具的選擇、刀具參數(shù)的設(shè)定、加工順序的選擇、加工參數(shù)(安全高度、下刀方式、補(bǔ)償方式、補(bǔ)償量、切削量等)的設(shè)定。

　　銑刀類(lèi)型應(yīng)與工件的表面形狀和尺寸相適應(yīng)。根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好、耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率并獲得滿意加工質(zhì)量的前提條件。加工路線的選擇主要應(yīng)考慮：

　　(1)盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)率;

　　(2)保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求;

　　(3)有利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，減少程序段的數(shù)目和編程工作量;

　　(4)切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)的規(guī)定，被加工工件材料、加工工序以及其它工藝要求，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。

　　3 實(shí)體加工模擬

　　在對(duì)上安裝體幾何圖形進(jìn)行實(shí)際加工前，利用Mastercam9.0計(jì)算機(jī)軟件提供的實(shí)體加工模擬功能進(jìn)行電腦實(shí)體加工模擬，最大限度的降低能源和材料消耗，提高加工效率。

　　MasterCAM系統(tǒng)對(duì)上安裝體幾何圖形所規(guī)劃的加工刀具路徑及刀具參數(shù)設(shè)置等資料產(chǎn)生的一個(gè)刀具路徑文件，MasterCAM系統(tǒng)稱其為NCI文件。它是一個(gè)AscII文字格式文件，含有生成的NC代碼的全部資料，包括一系列刀具路徑的坐標(biāo)值、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、冷卻液控制指令等，但它無(wú)法直接應(yīng)用于CNC機(jī)床，必須先通過(guò)后處理程序P0ST轉(zhuǎn)成NC代碼后才能被CNC機(jī)床所使用。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　復(fù)雜儀表殼體類(lèi)零件的加工在機(jī)械制造業(yè)中占有很重要的地位，為提高零件加工精度和生產(chǎn)效率，應(yīng)采用先進(jìn)的加工方法。對(duì)于數(shù)控加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，工藝處理是其應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，它關(guān)系到所加工出來(lái)零件的正確性與合理性，本文以典型零件上安裝體為例，探討數(shù)控加工的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)問(wèn)題，選擇合理高效的加工方法和加工路線，對(duì)保證零件的加工質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床的使用效益和使用質(zhì)量都有重要意義。