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CNC加工件全方位工艺分析:结构、可制造性、精度与技术规范

CNC加工件可制造性分析主要包括三部分:产品零件图分析、结构工艺性分析、零件精度与技术要求分析。

(1)零件图分析

①零件图标注尺寸方式应适应CNC加工特点。如图(A)所示,CNC加工零件图标注尺寸应采用同一基准标注或直接给出坐标尺寸。此标注方式不利于编程,也利于尺寸间相互协调,有利于统一设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点。零件设计师标注尺寸时常考虑装配等使用特性,常用部分分散标注法如图(B),给工艺安排和数控加工带来诸多不便。因CNC加工精度高、重复定位精度好,零件使用特性不会因大累积误差受损。因此可将局部分散标注改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。

②分析加工零件设计图,按标注尺寸公差、几何公差等信息将加工表面分为重要表面和次要表面,找出设计基准,遵循基准选择原则确定零件加工定位基准,分析零件毛坯是否便于定位夹紧、夹紧方法和夹点选择是否妨碍刀具运动、夹紧变形是否影响加工质量等,为工件定位安装和夹具设计提供依据。

③构成零件轮廓的几何要素(点、线、面)条件(相切、相交、垂直、平行等)是CNC编程重要依据。手动编程需按这些条件计算各节点坐标;自动编程需按这些条件定义零件所有几何要素。无论哪个条件不明确,编程都无法进行。因此分析零件图时,须分析几何要素给定条件是否充分,发现问题应及时与设计师协商解决。

(2)零件结构工艺性分析

①零件内腔和形状应尽量采用统一几何类型和尺寸,以减少刀具规格和换刀次数,便于编程,提高生产效率。

②内槽圆角半径决定刀具直径尺寸,故内槽圆角半径不宜过小。如下图零件,结构工艺质量与加工轮廓高度、圆角半径大小等因素相关。图(b)比(a)圆角半径R大,可用直径更大立铣刀加工;加工平面时进给次数相应减少,表面加工质量更好,故工艺性更好。反之工艺性差。一般当R<0.2H(H为待加工工件轮廓面最大高度)时,可判断该部位工艺性不良。

③零件铣削槽底平面时,槽底圆角半径r不宜过大。如下图,面铣刀端面与铣削平面最大接触直径d=D-2r(D为铣刀直径)。D恒定时,r越大,端面铣削平面面积越小,平面加工能力越差,效率越低,工艺性越差。r达到一定程度甚至需用球头铣刀,应尽量避免。

④尽可能在一次装夹完成所有可加工表面加工。为此应选择便于各表面加工的定位方式;若需二次装夹,应采用统一基准定位。CNC加工若无统一定位基准,因工件重新安装产生定位误差,导致加工后两面轮廓位置和尺寸不一致。因此为保证二次装夹后相对位置精度,应采用统一定位基准。

(3)零件精度与技术要求分析

1) 分析零件精度和各项技术要求是否完整合理。CNC车削加工表面精度要求应尽可能一致,以便最后一把刀连续加工完成。

2) 分析工艺中CNC加工精度能否满足图纸要求。注意为后续工序预留足够加工余量。

3) 找出零件图中位置精度要求较高的表面,确定这些表面能否一次装夹完成。

4) 对表面粗糙度要求高的表面或对称表面,确定采用恒线速功能切削。

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