模具零件的加工示例

3.5.3　模具零件的加工示例

1．简单零件加工举例

【实例3-5】凸轮零件如图3-55所示，毛坯为110 mm的45钢，厚度为6mm，编写其加工程序。

（1）图样分析。该凸轮由一段R50 mm的圆弧（FGE）、两段R20 mm的圆弧（AF和DE）、一段R30 mm的圆弧（BC）和两段直线（AB和CD）构成凸轮的轮廓，凸轮厚6 mm，材料为45钢。图中未注明公差和表面粗糙度，故暂不考虑尺寸精度和表面质量问题。零件毛坯是一个圆形毛坯，在普通车床已粗车外圆直径110 mm，厚度为6 mm，中心的孔已加工出20 mm。凸轮的加工数量为一件。

（2）选择加工机床。单件的凸轮加工，用立式数控铣床较为合适，可选用FANUC系统7140立式铣床。

（3）加工工序的划分。该凸轮的材料为45钢，毛坯直径为110 mm，材料的切削量不大，铣刀沿凸轮的轮廓铣削一圈即可完成加工。加工时分为两道工序：第一道工序是粗铣凸轮轮廓；第二道工序是精铣，精铣时凸轮的径向切削余量为0.5 mm。编程时只用一个程序，在粗加工时，设刀具的半径比实际半径值大0.5 mm，精加工时为实际值。

（4）零件的装夹方式与夹具。因为仅加工凸轮的外轮廓，而凸轮的设计基准是中心孔的轴线，定位基准选取20 mm的中心，定位表面为内孔圆柱表面，用台虎钳和压板都不合适，故应设计一个简单专用夹具。如图3-56所示，用一个定位芯轴对工件进行定位，用大螺母压紧工件，工件毛坯下有一垫铁将工件托起10 mm，以防工作台受损，夹具底板放在铣床的工作台上，用压板固定。

图3-55　凸轮零件图

图3-56　凸轮零件加工夹具及零件安装

1—螺栓　2—芯轴　3—工件　4—垫铁　5—底板　6—工作台

（5）编程坐标系、坐标与走刀路线。为计算方便，工件坐标系零点设在凸轮毛坯轴心线与工件上表面交点处，如图3-57所示。

各点坐标计算为：A（18.856，36.667）、B（28.284，10.00）、C（28.284，－10）、D（18.856，－36.667）。走刀路线从工件毛坯上方35 mm处的S'（50，80，35）点起刀，垂直进刀到S （58，80，－7），在点F（0，50）建立刀具半径补偿，随后沿图中所标的序号路线进行加工。

（6）刀具与切削用量。本凸轮的加工用12 mm的平底立铣刀，主轴转速S=600 r/min，粗加工时进给速度F=60 mm/min，精加工时F=30 mm/min。

（7）编写程序如下：

O0601；

N01 G54 X0 Y0 Z35；

N02 G90 G00 X50 Y80；

N03 G01 Z−7.0 M03 F200 S600；

N04 G01 G42 X0 Y50 D01 F60；

N05 G03 Y−50 J−50；

N06 G03 X18.856 Y−36.667 R20.0；

N07 G01 3228.284 Y−10.0；

N08 G03 X28.284 Y10.0 R30.0；

N09 G01 X18.856 Y36.667；

N10 G03 X0 Y50 R20；

N11 G01 X−10；

N12 Z35.0 F200；

N13 G00 G40 X0 Y0 M05；

N14 M30；

2．综合举例

【实例3-6】加工如图3-58所示的盖板零件外形，毛坯材料为铝板，尺寸如图3-59所示，编写加工程序。

图3-57　工件坐标系及走刀路线

（1）工艺分析。分析盖板零件图可知，40mm的孔是设计基准，因此考虑以40mm的孔和Q面找正定位，夹紧力加在P面上。

图3-58　盖板零件图

图3-59　盖板零件毛坯尺寸

根据毛坯板料较薄、尺寸精度要求不高等特点，拟采用粗、精两刀完成零件的轮廓加工。粗加工直接在毛坯上按照计算出的基点走刀，并利用数控系统的刀具半径补偿功能将精加工余量留出。精加工余量为0.2mm。

由于毛坯材料为铝板，不宜采用硬质合金刀具，选择普通高速钢立铣刀进行加工。为了避免停车换刀，考虑粗、精加工均采用同一把刀具。

（2）基点坐标计算。如图3-60所示，工件轮廓线由3段圆弧和5段直线连接而成。由图3-60可见，基点坐标的计算比较简单。选择A点为原点建立工件坐标系，并在此坐标系内计算各转折点的坐标值。

（3）数控程序编写及说明。为了得到比较光滑的零件轮廓，同时使编程简单，考虑粗加工和精加工均采用顺铣方法，走刀路线按A→H→G→F→E→D→C→B→A顺序连续切削。

图3-60　转折点计算