CN103586635A - 一种异型活门的数控加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公共一种异型活门的数控加工方法，1)采用在车铣复合加工中心上，利用数控车铣加工的方法，将零件由棒料一次加工出内外型面；2)采用UGCAM编程，应用虚拟仿真技术验证加工程序的正确性；3）合理选择零件数控加工的工艺路线和工艺参数；4)采用了两种加工方案，分别为加工方案1和加工方案2，最终确定了方便测量的加工方案2为批生产工艺。本发明的优点：在车铣复合加工中心上利用数控加工和仿真技术进行了工艺优化，优化后的工艺由原普通设备加工的39道工序减少至现在的20道工序，零件内外型面由原来在普通设备上加工的22道工序，改为在车铣复合加工中心上1道工序加工完成。经试验和批生产验证，加工出的零件质量完全满足设计要求。

Description

一种异型活门的数控加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体说是航空发动机加工技术领域，更具体说是一种异型活门的数控加工方法。
背景技术
异型活门零件(见图l、2)结构复杂，加工精度及技术条件要求高，尺寸小，带空间角度的外圆1测量困难，几十年来一直采用普通设备加工，加工工序多，加工周期长，需要大量的专用工装，加工的准备时间是加工时间的6倍，无论加工批量大小，加工周期都很长，一直是生产中的技术瓶颈。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是为提高零件的加工效率，采用先进的车铣复合加工中心，利用数控加工的方法，通过设定合理的加工方案和工艺参数，解决异型活门类零件加工周期长，加工成本高这一难题。由于不同的加工方案及参数的设定都会带来不同的加工效果及生产效率，为解决该问题，本发明通过设定两套不同的加工方案进行比较，并最终确定适合批量生产的加工方案。具体技术方案：
1)采用在车铣复合加工中心上，利用数控车铣加工的方法，将零件由棒料一次加工出内外型面；
2)采用UGCAM编程，并利用该软件的虚拟仿真技术验证加工程序的正确性。
3)合理选择零件数控加工的工艺路线和工艺参数；
4)采用了两种加工方案，加工方案1如图3、4所示，加工方案2如图5、6所示，最终确定了方便测量的加工方案2为批生产工艺。
所述加工方案1为：车棒料外圆→铣顶平面7→粗铣外圆1→精铣外圆1→铣一端两个平面9→打中心孔4→钻孔4→粗铰孔4→精铰孔4→锪倒角17→铣侧面19、20→铣另一端两个平面12→精铣四个平面9、12→铣头部四个R5→铣中部四个R18→粗铣缺口侧面6、21→精铣缺口侧面6、21→铣一侧缺口10→铣另一侧缺口22→粗铣两个小平面11、23→精铣两个小平面11、23→精铣一侧弧面8→铣槽2、24→粗铣另一侧弧面3→精铣另一侧弧面3一铣断13。
所述加工方案2为：车棒料外圆→铣顶平面7→铣一端两个平面9→铣侧面19、20→粗铣外圆1→精铣外圆1→打中心孔4→钻孔4→粗铰孔4→精铰孔4→锪倒角17→铣另一端两个平面12→精铣四个平面9、12→铣头部四个R5→铣中部四个R18→粗铣缺口侧面6、21→精铣缺口侧面6、21→铣一侧缺口10→铣另一侧缺口22→铣两个小平面11、23→铣槽2、24→粗开槽13→铣断13。
本发明的有益效果
该异型活门采用在车铣复合加工中心上利用数控加工和仿真技术进行了工艺优化，优化后的工艺由原普通设备加工的39道工序减少至现在的20道工序，零件内外型面由原来在普通设备上加工的22道工序，改为在车铣复合加工中心上1道工序加工完成。经试验和批生产验证，该加工方案可行，并固化了工艺参数。节约加工工时21％、准备时间78％、材料40％，共节约35套专用工装，按生产150件，实际提高生产效率36.7%，共节约费用19.66万元。加工出的零件质量完全满足设计要求。
附图说明
图1：零件主视图；
图2：零件主视图的剖视图；
图3：车铣加工全部工序加工方案1主视图；
图4：车铣加工全部工序加工方案1左视图；
图5：车铣加工全部工序加工方案2主视图；
图6：车铣加工全部工序加工方案2左视图。
具体实施方式
1零件加工工艺性分析
如图l、2所示，由于零件结构复杂，各种型面→3、4、5、7、8、9、10、11、12、18、19、20、21、22、23和带空间角度的外圆1及槽2、24的加工，采用棒料在车铣复合加工中心上数控加工，由于零件小，加工设备大，为防止机床主轴头干涉，须将棒料伸出长一些加工，这样就降低了零件加工过程中的刚性，采用车削的方法加工外圆1，零件颤动，加工表面有颤纹，表面粗糙度不好，于是采用铣削法加工外圆1，为了保证零件内孔4与外圆1（D）（见图4）的垂直度不大于0.05mm的要求，必须将内孔4和外圆1在一次装夹中加工完成。由于零件外圆1尺寸精度要求较高，且带有一定的空间角度，为提高加工精度和方便测量，需先铣加工外圆1，采用粗铣、半精铣和精铣的加工方法，并且在设备上测量。然后再铣削其它型面3、5、7、8、9、10、11、12、18、19、20、21、22、23，最终保证零件尺寸和技术条件要求。零件加工的工艺路线为：
棒料→车铣加工全部→铣倒角13→锉修圆角→研磨外圆1→中间检验→铣两个槽14→铣型面3→铣另→型面8→钻孔15→电火花打孔16→铰孔16和抛光→清洗→标印→最终检验→钝化。
2零件数控加工方案的设计
零件加工工序草图见图3、4和图5、6，用三爪卡盘装夹，以棒料外径定位并夹紧，以铣削主轴头不干涉为准，尽量将棒料伸出得短些，以提高零件加工过程中的刚性。采用先铣加工外圆，然后粗铣和精铣的加工方法，并且在设备上测量，再铣削其他型面，最后铣断的方法加工。
方案l：见图3、4，数控加工工艺路线为：车棒料外圆→铣顶平面7→粗铣外圆1→精铣外圆1→铣一端两个平面9→打中心孔4→钻孔4→粗铰孔4→精铰孔4→锪倒角17→铣侧面19、20→铣另一端两个平面12→精铣四个平面9、12→铣头部四个R5→铣中部四个R18→粗铣缺口侧面6、21→精铣缺口侧面6、21→铣一侧缺口10→铣另一侧缺口22→粗铣两个小平面11、23→精铣两个小平面11、23→精铣一侧弧面8→铣槽2、24→粗铣另一侧弧面3→精铣另一侧弧面3一铣断13。
方案2：见图5、6，数控加工工艺路线为：车棒料外圆→铣顶平面7→铣一端两个平面9→铣侧面19、20→粗铣外圆1→精铣外圆1→打中心孔4→钻孔4→粗铰孔4→精铰孔4→锪倒角17→铣另一端两个平面12→精铣四个平面9、12→铣头部四个R5→铣中部四个R18→粗铣缺口侧面6、21→精铣缺口侧面6、21→铣一侧缺口10→铣另一侧缺口22→铣两个小平面11、23→铣槽2、24→粗开槽13→铣断13。
3刀具的选择和加工工艺参数的确定
根据零件材料为青铜合金，采用两种加工方案，详见图3、4和图5、6以及表l、2。
方案1：见图3、4及表1，车棒料外圆→铣顶平面7→粗铣外圆1→精铣外圆1→铣一端两个平面9→打中心孔4→钻孔4→粗铰孔4→精铰孔4→锪倒角17→铣侧面19、20→铣另一端两个平面12→精铣四个平面9、12→铣头部四个R5→铣中部四个R18→粗铣缺口侧面6、21→精铣缺口侧面6、21→铣一侧缺口10→铣另一侧缺口22→粗铣两个小平面11、23→精铣两个小平面11、23→精铣一侧弧面8→铣槽2、24→粗铣另一侧弧面3→精铣另一侧弧面3一铣断13。
方案1比方案2多铣两个弧面3、8；
方案2：见图5、6及表2；加工方案2为：车棒料外圆→铣顶平面7→铣一端两个平面9→铣侧面19、20→粗铣外圆1→精铣外圆1→打中心孔4→钻孔4→粗铰孔4→精铰孔4→锪倒角17→铣另一端两个平面12→精铣四个平面9、12→铣头部四个R5→铣中部四个R18→粗铣缺口侧面6、21→精铣缺口侧面6、21→铣一侧缺口10→铣另一侧缺口22→铣两个小平面11、23→铣槽2、24→粗开槽13→铣断13。
从试验结果看，方案l比方案2加工效率高，但存在外圆1不好测量，需要专用量具测量，对后续工序研磨外圆1时操作不方便，夹持时容易倾斜。
方案2比方案l少加工两个弧面3、8，该弧面3、8后续采用普通设备加工，加工效率比方案l低，但外圆1测量方便，采用通用的指示千分尺就能测量，而且对后续工序研磨外圆1时操作方便，夹持时不容易倾斜。
最终确定了方便测量的加工方案2为批生产工艺。
表1数控加工方案1的加工参数
Figure BDA0000411494060000061
表2数控加工方案2的加工参数
Figure BDA0000411494060000071

Claims (3)

1.一种异型活门的数控加工方法，其特征在于：
1)采用在车铣复合加工中心上，利用数控车铣加工的方法，将零件由棒料一次加工出内外型面；
2)采用UGCAM编程，应用虚拟仿真技术验证加工程序的正确性；
3)合理选择零件数控加工的工艺路线和工艺参数；
4)采用了两种加工方案，分别为加工方案1和加工方案2，最终确定了方便测量的加工方案2为批生产工艺。
2.根据权利要求1所述的数控加工方法，其特征在于：所述加工方案1为：车棒料外圆→铣顶平面(7)→粗铣外圆(1)→精铣外圆(1)→铣一端两个平面(9)→打中心孔(4)→钻孔(4)→粗铰孔(4)→精铰孔(4)→锪倒角(17)→铣侧面(19、20)→铣另一端两个平面(12)→精铣四个平面(9)(12)→铣头部四个R(5)→铣中部四个R(18)→粗铣缺口侧面(6、21)→精铣缺口侧面(6、21)→铣一侧缺口(10)→铣另一侧缺口(22)→粗铣两个小平面(11、23)→精铣两个小平面(11、23)→精铣一侧弧面(8)→铣槽(2、24)→粗铣另一侧弧面(3)→精铣另一侧弧面(3)一铣断(13)。
3.根据权利要求1所述的数控加工方法，其特征在于：所述加工方案2为：车棒料外圆→铣顶平面(7)→铣一端两个平面(9)→铣侧面(19、20)→粗铣外圆(1)→精铣外圆(1)→打中心孔(4)→钻孔(4)→粗铰孔(4)→精铰孔(4)→锪倒角(17)→铣另一端两个平面(12)→精铣四个平面(9、12)→铣头部四个R(5)→铣中部四个R(18)→粗铣缺口侧面(6)(21)→精铣缺口侧面(6、21)→铣一侧缺口(10)→铣另一侧缺口(22)→铣两个小平面(11、23)→铣槽(2、24)→粗开槽(13)→铣断(13)。
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