浅析非圆曲线的加工

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近年以来，机械加工中常有复杂曲线构成的非圆曲线(例如椭圆线、抛物线、双曲线、渐开线等)零件，非圆曲线加工成为生产制造中的热点。本文以实例对非圆曲线零件的进行图样分析，定位、找正、夹紧的基准面、粗精加工用的刀具等因素进行工艺分析，最终确定优质、高效、安全、低耗的加工方案；既保证了产品质量，又满足了用户要求 。

1 图样分析见图1，该零件在其180 o面上半径从R275 mm过渡到R395 mm，随着两侧的开口角从 21。上升到035。，所对应的开口尺寸也从641 mm扩大到1 008 mm。

零件材料 60C rMnMo，调质硬度大于320HBW，加工中要保证弧形尺寸正确、接缝良好、表面粗糙度良好。当零件两半对称加工，制造难度很大，零件曲面若有偏差将会造成锥形或管壁厚薄不匀、直接影响产品质量。

2 工艺分析1)从图 1零件曲面三维造型看出，该零件为 自由三维曲面，是曲线起伏范围很大的非回转体，不能使用车床加工，需在数控台镗上进行加工。2)因零件表面是弧度变化 、且参数连续 的，根据加工要求，从加工切分的位置上 图1零件的曲面三维造型图精心选择，采用大小圆及中间过渡处分割为四段更有利于程序安排和机床加工，也使表面的连续性得到有效保证，经过反复考虑 ，最后决定把零件分为四段加工，即按径向象限分割成四部分。3)将360。圆周曲线分为四步加工，每次加工90∏，利用机床工作台B轴旋转可以加工两个90∏，然后转动工件9O。加工剩余的两个区段。由于每个区域要去掉的铁屑体积相差很大、重量不等，加工的先后次序直接影响零件精度。

经过反复考虑，决定先加工切屑小的9O。区域(汹)，工作台旋转180。后加工切屑大的90。区域(大口)；然后轴向转动工件9O。，汹朝下大口朝上，再加工剩余两侧，这样零件重心朝下的稳定性较好。4)零件装夹采用水平V型铁放置、侧边辅助支承的方法，既利于装卡，又利于找正。为保证零件的粗糙度，分为粗加工及精加工；因材料硬度要求高，选择刀具至关重要。粗加工刀具选用 160R5圆弧陶瓷刀片刀盘铣出阶梯状 ，再用 80玉米铣刀清根。精加工刀具选用可转位合金刀片球头铣刀(光刀时若有磨损或崩裂现象，可以及时更换刀片)，并且旧能使用圆弧涂层刀片(以保证加工精度的稳定性及良好的耐用度)。5)对于零件的曲线精度及机床的连续运行可靠性，先要利用木制模型进行试切加工，检验曲面各项参数及程序的正确性；当试切加工完成后，经检验和用户专家认可合格后，通过总结经验最终确定合理加工方案。

3 ju-r方案1)零件的定位、找正、夹紧。在零件-端加长外圆上铣出直边及45 o找正基准，以利于控制轴头万向接轴与零件起始位置。零件外圆两端面各钻铰4个M24的定位用螺孔，-方面可在找正零件前后角度时利用千斤顶调整，另-方面可在加工中有效防止零件转动、提高装卡刚度。台镗工作台上对称摆放两块V型垫铁，零件水平放置在V型垫铁上，按精加工过的两端找正压紧工件吲。2)零件的数控编程及原点设置。

(1)零件有复杂的非圆曲线，采用纯手工编程很难实现图纸要求，需用计算机自动编程软件。利用UG软件，根据零件的二维图形和厂家提供的点位数据，绘制出三维实体模型，能为后续的自动编程提供实体模型参数；再用UG软件，生成数控加工所需的数百万条程序。(2)程序的坐标原点设置在零件轴心线上，设置方法是：先把精车过的两端轴径精确测量出来，开出镗杆轻靠在轴上方，在机床对刀选项里把y设置为轴径的- 半加镗杆的-半得出的数值，镗杆装上铣刀，把y开到零上，然后z向往前开、直到端齿接近轴最高点留约O.05 mm，在对刀选项里把z直接设置为轴径的-半 ；的设置是镗杆分别靠在零件大圆两最外端、除以2的位置上清零，就有了工件 的零位。3)零件加工中的问题及解决方法。(1)原点设置好后，开始粗加工，粗加工按四段进行，采用 160R5圆弧陶瓷刀片刀盘(按数控程序铣出阶梯状)，每刀切削层深2 mm，留精加工余量0.8 mm；当铣至底部时，由于 160 R5圆弧刀盘直径大，达不到曲线要求，改用 80玉米铣刀清根。

但加工第三段(大口)时出现了异常情况，程序正常运行到后面时，刀盘刀体在对角的进刀处逐渐碰上了上收稿日期：2012-12-05作者简介：昊慧娟(1982-)，女，山西长治人，助理工程师，本科，主要从事技术中心工艺工作。

(下转第105页)· 103·第3期(总第133期) 李旭英，等：接触网冲洗车组用水罐车的研制 2013年6月l-底架组成；2-转K2型转向架；3-罐体装配；4-罐体组成；5-风制动装置；6-出水管装置7-罐体排水阀；8-车钩缓冲装置；9-水位计装置；10～进水管装置；II-手制动装置图1 水罐车的主要结构简图通过转换装置把水罐内液面的高低准确反映在罐体二位端部标尺对应的刻度上，操作者不用站在罐体上方人孑L盖处，而站在地面或接触网冲洗车组上，通过观察罐体端部水位指示刻度就可知道水位高低；为防止钢丝绳从定滑轮里脱出，在定滑轮组成上加装防止钢丝绳脱出装置。

5 结束语研制的水罐车已小批量用在南昌供电段等单位提供的接触网冲洗车组上，经过两年多的投入运用，水罐车与接触网冲洗车组编组运用及使用效果均好，对防止季节性大面积污闪事故十分有效，具有较好的经济效益和社会效益，开拓了罐车产品市场，提升了公司的产品设计研发实力。