8.2　数控铣削零件及其毛坯的工艺性分析

1.零件图分析

（1）零件图上的尺寸分析：零件图上尺寸标注应方便于编程。在数控加工图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，为保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性带来很大方便。设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配、功用等方面的要求，经常采用局部分散的标注方法，这样就给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而影响使用特性，因此可将局部的分散标注尺寸改为同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。图8-1所示为采用坐标法标注的零件尺寸，这对于编程十分方便。

（2）零件图上的轮廓要素分析：构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）的条件应充分。构成零件轮廓的几何元素的条件（如相切、相交、垂直和平行等）是数控编程的重要依据。手工编程时，要依据这些条件计算每一个节点的坐标；自动编程时，只有根据这些条件，才能对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义，无论哪一个条件不明确，编程都无法进行。因此，在分析零件图时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分。

（3）零件技术要求分析：零件的技术要求主要有尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。只有在分析这些要求的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。

2.零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性可以使零件容易加工，节省工时和材料；而较差的结构工艺性会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。

（1）零件所要求的加工精度、尺寸公差应能够得到保证。

（2）零件的内腔和外形最好采用统一的几何元素和尺寸，尽可能减少刀具规格和换刀次数。(www.daowen.com)

（3）零件的工艺结构设计应确保能采用较大直径的刀具进行加工。采用大直径铣刀加工，能减少加工次数，提高表面加工质量。零件加工轮廓面越低、内槽圆弧越大，就可以采用大直径的铣刀进行加工，如图8-2所示。因此，内槽圆角半径R不宜太小，且应尽可能使零件内槽圆角半径R＞0.2H，以获得良好的加工工艺性。刀具半径r一般选取为内槽圆角半径R的80%～90%。

（4）零件铣削面的槽底圆角半径或腹板与缘板相交处的圆角半径r不宜太大。由于铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r，其中D为铣刀直径。因此，当D一定时，圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的面积就越小，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差，如图8-3所示。

（5）应采用统一的基准定位。在数控加工过程中，若零件需要重新定位装夹而没有统一的定位基准，则会导致加工结束后正反两面的轮廓位置及尺寸的不协调。因此，要尽量利用零件本身具有的合适的孔、专门设置的工艺孔或以零件轮廓的基准边等作为定位基准，保证两次装夹加工后相对位置的准确性。

（6）分析零件的变形情况。零件在加工时变形，不仅影响加工质量，而且当变形较大时将使加工不能继续进行下去。这时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调质处理、对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理的可以考虑粗、精加工及对称去余量等常规方法。

3.零件毛坯的工艺性分析 在对零件图进行工艺性分析后，还应结合数控铣削的特点对所用毛坯（常为板料、铸件、自由锻或模锻件）进行工艺性分析；否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行。毛坯工艺性分析主要应注意以下两点：

（1）毛坯加工余量应充裕：对于锻件或铸件，锻模时的欠压量与允许的错模量会造成加工余量的不均匀，铸造时砂型误差、收缩量、金属液体、不能充满型腔等也会造成加工余量的不均匀。此外，在锻造和铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不管是锻件、铸件还是型材，只要采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的加工余量。数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸。在这种情况下，如果已确定或准备采用数控铣削，就应事先对毛坯的设计进行必要更改或在设计时加以充分考虑，即在零件图注明的非加工面处也增加适当加工余量。

（2）毛坯加工余量应尽量均匀：主要考虑在加工时要不要分层切削、分几层切削，也要注意加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。例如，热轧的中、厚铝板在淬火时效后很容易在加工中或加工后变形，最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。