多轴数控加工工艺实验

需要选择刀具直径较小的锥形铣刀，故选择D6的锥形铣刀。

(5) 叶片粗铣加工过程中，由于叶片为非平面，宜采用锥形铣刀，叶片压力面和吸力面加工时采用直径为6mm，长度为75mm，刀刃长度为50mm，刀刃数为3的锥形铣刀。圆角曲面加工时选择直径为2mm，长度为75mm，刀刃长度为50mm，刀刃数为3的锥形铣刀。在叶片半精铣中，为提高压力曲面和吸力曲面的表面质量，适合选择D4的锥形铣刀，而对于圆角表面，可以采用直径为D1的锥形铣刀。

1.3.6 夹具选择

在机械制造过程中，为了固定加工对象，使其占有正确的位置，需要用到夹具。针对整体式叶轮零件的五轴数控加工，在粗加工阶段以毛坯外圆和顶部端面为基准，可以采用三爪卡盘为夹具来固定毛坯，同时顶平面应与机床水平平面对齐。在半精加工阶段，叶轮零件主要是在铣床上完成整个加工，为限制叶轮的自由度，可采用芯轴为夹具，实行叶轮零件的定位。

1.3.7 加工余量的分配

加工余量的选择正确与否对零件加工的质量、生产率和成本又非常重要的意义。毛坯余量太大，一方面浪费材料，另一方面要增加机械加工的劳动工作量，从而使生产率下降，生产成本增加。相反，如果毛坯余量太小，将使毛坯制造困难，并且不能切除上道工序加工中留下的缺陷，从而造成废品或次品，因此，加工余量的选择对零件加工至关重要。

(1) 加工余量的概念

在毛坯加工成成品的过程中，某一个表面上毛坯开始切除的全部多余金属层的厚度，称为该表面的总加工余量。在完成一个工序时，从某一表面上所切除的金属厚度称为工序加工余量。

总加工余量和工序加工余量的关系为：

Z???Zi

i?1n式中 Z?——总加工余量 Zi——工序加工余量

n——加工某一表面的机械加工工序数目

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在设计工艺工程时，根据各工序的性质来确定每一个工序的加工余量，进而可以计算出各工序的工序尺寸。但在加工过程中，由于工序尺寸有公差，实际上每个工件所切除的余量是有变化的。因此，加工余量又有基本余量、最大余量和最小余量。

通常所说的加工余量是指基本余量，其大小等于前后两工序的基本尺寸之差。 即

Zi?Li?1?Li

式中 Li——本工序的工序尺寸； Li?1——上工序的工序尺寸。

对于最大加工余量和最小加工余量的计算，因加工内、外表面的不同而不同。 (2) 影响加工余量的因素

因为工序加工余量的大小，对本工序的加工质量要产生重要的影响，基本的原则是经过本工序的机械加工后，不再留有上工序的加工痕迹和缺陷。因此分析影响加工余量的因素时，应该考虑下面一些因素。

① 前一工序加工的表面质量 ② 前一工序的尺寸公差

③ 前一工序的形状位置关系误差 ④ 本工序的安装误差 ⑤ 加工余量的确定方法 加工余量的确定方法有三种：

查表法：根据生产实践和实验研究，已将毛坯余量和各种工序的工序余量数据汇编成手册。在确定加工余量时，可以从手册中查得所需数据，然后结合本厂的实际情况进行适当的修正。

经验估算法：该法是根据实践经验来确定加工余量的。一般而言，为防止见工余量不足而产生废品，往往估计得数据都偏大，所以该法只适用于单件、小批量生产。

分析计算法：是根据加工余量计算公式和一定的试验资料，通过计算来确定加工余量的一种方法。采用这种方法确定的加工余量比较合理，丹不许有比较全面可靠的试验资料及先进的计算手段，该法在生产中应用较少。

根据《机械加工工艺设计员手册》查得各工序加工余量如下：

(1) 由于毛坯端面作为基准，只需粗铣即可，查得粗铣工序加工余量2.5mm，半

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精铣加工余量为1.5mm。

(2) 在车外圆阶段，由于粗车和精车都是在热处理之后，经热处理零件的粗车直径加工余量为：2.8mm，经热处理后的半精车直径加工余量为：2.3mm。

(3) 在加工内孔阶段，车孔?130.0mm时粗车余量为：2.5mm，半精车余量为：1.5mm。粗磨加工余量为：0.5mm。

(4) 轮毂曲面粗加工余量为2mm，半精加工余量为0.5mm，叶片曲面粗加工余量为1.75mm，半精加工余量为0.25mm。

1.3.8 加工工序尺寸的确定

计算各加工工序的基本尺寸，依次为：

底部外圆：半精车后 保证图纸尺寸为：491.2mm 粗车后 491.2mm?2.3mm?493.5mm 锻造后毛坯 506.2mm

底部内孔：磨削后 保证图纸尺寸为：130.0mm 半精车后 130.0mm?0.5mm?129.5mm 粗车后 128.0mm 锻造后毛坯 116.0mm 确定毛坯的厚度尺寸：

半精铣底部端面后 保证图纸尺寸为：142.9mm 粗铣底端面后 142.9mm?2.5mm?144.4mm 粗铣顶端面后 144.4mm?2.5mm?146.9mm 锻造后毛坯 162.9mm

根据《机械加工工艺手册》表4-15，查得粗铣后公差等级为IT11，表面粗糙度为：Ra25。查得粗铣后半精铣公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2。由表4-12得，粗车后公差等级IT11，表面粗糙度Ra25，粗车后半精车公差等级IT7，表面粗糙度Ra12.5。由制造技术课本可知，加工内孔过程中，粗镗或粗车后公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5；半精车或半精镗后公差等级IT9，表面粗糙度Ra3.2；粗磨后公差等级IT7，表面粗糙度Ra0.8。

根据上述经济加工精度查公差表，将查得的公差值按“入体原则”标注在工序基本

2.7尺寸上。根据参考书目[9]表3-38知锻件直径尺寸的公差值和偏差值为：4??1.3，毛坯

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2.1496.3?1.3，毛坯的高度公差为：的高度尺寸公差为：3.2??1.1。故毛坯直径公差尺寸为：2.1149.4??1.1。

?2.7为清楚起见，把上述和查表结果汇总如下：

外圆直径工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定：

表2-1 外圆直径工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸

工序名称 工序间余量/mm 工 序 经济精度/mm 0 h7（? ?0.063） 工序基本尺寸/mm 491.2 标注工序尺寸公差/mm 表面粗糙度/?m 半精车 2.3 Ra12.5 0?491.2??0.063 粗 车 2.8 0 h11（?） ?0.4 Ra25 491.2+2.3=493.5 0?493.5??0.4 毛 坯 2.7 4??1.3 2.7?506.2??1.3 毛坯高度工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定： 表2-2 毛坯高度工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸

工序名称 工序间余量/mm 工 序 经济精度/mm 0 h8(??0.063) 工序基本尺寸/mm 142.9 标注工序尺寸公差/mm 表面粗糙度/?m 半精铣底 1.5 端面 粗铣底端 2.5 面 粗铣顶端 2.5 面 毛 坯 Ra3.2 0142.9??0.063 0 h11(??0.25) Ra25 0 142.9+1.5=144.4 144.4? ?0.25 0 h11(??0.25) Ra25 0 144.4+2.5=146.9 146.9? ?0.252.1 3.2??1.1 2.1 146.9+2.5=149.4 149.4? ?1.1内孔直径工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定： 表2-3内孔直径工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸

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