异形垫板零件的加工工艺设计范文

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随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，效率、质量成为了先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于零件的加工,无论是普通机加工还是数控加工，根据现有合适的加工设备结合零件图纸要求对其加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案。合理的加工工艺方案不仅能节省成本还能保证产品零件在生产过程中质量的稳定性及可控性，提高成品率，降低生产成本。下面以异形垫板零件为例，使用多种加工设备对其零件进行批量加工生产，对其的加工工艺进行分析与研究，以提高产品零件质量及生产效率。

1工艺方案分析

1.1垫板零件图纸如图1

1.2零件图分析两个孔的表面粗糙度要求为Ra0.8,其它面的要求为Ra1.6；产品零件的材料为进口钢材4140型号经过锻打成型毛坯件（四周面单边余量1mm厚14mm，）；锻件毛坯要进行热处理低温回火到硬度为HRC36—45；

1.3加工工艺分析加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。根据图纸所标注，两个孔的表面粗糙度及孔位置尺寸要求，需要多次加工才能满足图纸设计要求，要先孔定位，在钻销留有余量，再用定制钢球对孔进行挤压贯穿孔保证孔的表面粗糙度；四周单边余量有0.8mm要数控铣削，刀具需要采用硬质合金钨钢立铣刀，要确保四周面的表面质量符合表面粗糙度要求，提高生产效率（一般采用¢16*4*50钨钢立铣刀，由于毛坯厚度为14mm，而铣刀有效切削刃长50mm，一把立铣刀可以把磨损的部位去掉重新可以在使用两次）；厚度两面根据图纸要求则要采用立式磨床粗磨加工，在用平面磨床精磨加工。

1.4确定工艺方案零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。以下为异形垫板零件加工工序与加工所需设备或外协加工：（1）毛坯锻打成形（外协加工）；（2）毛坯进行热处理（外协加工）（3）毛坯厚度粗加工；（立式圆台磨床M7475B一台）（4）零件数铣打孔；（加工中心一台）（5）磨削零件下侧毛坯面；（平面磨床一台）（6）右孔钢球压制；（液压机一台）（7）铣削台阶面；（普通铣床一台）（8）左孔钢球压制；（9）手工磨掉凸起孔口；（砂带机一台）（10）孔口两端倒角；（台钻一台）（11）磨削零件16°侧毛坯面（平面磨床一台）（12）零件厚度精磨；（13）去除飞边毛刺；（14）检验；（检具两套）

1.5方案实施（1）毛坯锻打成形如图2，毛坯单边余量0.8mm(要出具材料成分分析报告如图3)；（2）毛坯进行热处理（硬度要求HRC36—45）；要求采用淬火与低温回火，入库抽2%洛氏硬度计检验硬度，如不合格加倍抽检。（3）采用立式磨床(M7475B)对毛坯厚度粗加工如图4（两面磨削厚度至13.2±0.05一次加工85件）；图4（4）零件的铣削与打孔，首先要考虑零件的装夹与定位。在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。以16°夹角俩侧面与右侧面装夹定位，从未注R3.575处开始经夹角35°处至R1.27位置逆时针方向数控铣削垫板零件外形如图5，并使用¢7.8的尤钻完成俩通孔的加工（钻孔不得大于¢7.9,同时零件在铣削过程中，要手工去除零件毛刺飞边）；（5）采用平面磨床磨削零件R1.27相切未加工的毛坯面（确保宽度尺寸35.941±0.05）；（6）采用液压机压制S¢7.97钢球通过对右孔侧面挤压确保孔的表面粗糙度；（7）采用定制盘刀30°铣刀片，加工垫板右侧台阶面（确保两面对称尺寸9.398±0.05）；（8）采用液压机压制S¢7.97钢球通过对左孔侧面挤压确保孔的表面粗糙度；（9）采用砂带机对钢球压出面手工磨掉凸起孔口；（10）孔口两端台钻手动倒角（11）采用另一台平面磨对16°侧面进行磨削（保证侧面到左孔的尺寸18.288±0.1）（12）采用平面磨对垫板厚度进行精磨，同时要保证右台阶面的对称度；（13）砂带机手动去除飞边毛刺；（14）专用检具检验垫板产品质量；

2工艺的对比分析

就垫板零件的厚度粗加工来说，零件的厚度粗加工方法同样也可以用铣削的方式加工，为何在工艺中选择磨削的加工方法，而不选择铣削方式加工，对比分析如下：（1）一般大平面铣削加工采用盘刀（端铣刀），刀头材料一般为硬质合金。硬质合金在加工一般钢件时切削线速度大约在120~200米/分范围。速度过高时刀具温度高，磨损快；速度过低时受冲击作用刀盘运转不平稳，易打刀。进给量根据钢件材料的机械性能和切削深度等综合选用，一般0.05~0.3毫米/齿范围内选取，如果按照线速度160米/分，每齿0.1毫米，盘刀4齿直径50mm来计算的话，每个零件两个面的铣削时间为：转速：160*1000/（50*3.14）=1000转/分进给：1000*4*0.1=400mm/分加工时间：（毛坯长度132+近刀距离55+退刀距离55）*2/400+装夹时间2=3.2分/件如果采用立式圆台磨床（M7475B）工作台直径750mm根据零件大小一次磨削可以加工85件产品，零件两面磨削连装夹时间只需要60分钟。加工时间：60/85=0.7分/件（2）从零件装夹来看，在铣削工件时在切削力的作用下易发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。而垫板零件如果平面铣削加工，毛坯的夹紧定位从毛坯的形状大小分析看，只能通过平口夹紧装置夹紧固定毛坯上下两侧面，受力夹紧的面积较小，在铣削时易出现振刀现象损伤刀具产品质量不稳定等情况，同时对操作者造成很大的工作量，生产效率很难提高。如果采用立式圆台磨床磨削加工，首先一次可以磨削加工85件零件，而是采用电磁工作台，通过磁力吸紧工件固定工件毛坯，方便操作者装夹，只要把电磁工作台用工具清理干净，在把工件摆放在电磁工作台上通电上磁就可固定工件，然后进行工件磨削控制工件尺寸。缺点是操作者如果经验不足尺寸控制不好，容易产生小批量产品报废。

3结论

从整个零件的加工工艺流程来看，不光是零件的厚度加工采用的是磨削加工，还有零件的16°夹角的两个侧面同时也采用的是磨削加工。通过以上的对比分析结果来看，垫板零件的加工选用磨削加工来替代传统的铣削加工，不单是可以大大的提高生产效率及产品质量，同时还节省了加工成本，缩短了生产周期。该工艺方案经过会议论证、客户认证、零件试生产、批量生产等验证了该方案的合理性。

作者：陆宇峰 张德意 单位：常州机电职业技术学院