UG NX 1980 加工工艺实例课：2、第二节_不同的加工工艺方法-机械资源网

本节课作为 UG NX 加工工艺实例的核心内容，深度探讨了零件装夹与加工工艺规划的多种方法。重点介绍了夹板、虎钳、仿形工装及辅助支撑（如真空吸盘、连接筋、代模）的应用。强调必须根据毛坯特性和零件几何形状，科学确定装夹方式与正反面加工顺序，以确保高效且高精度的零件加工。

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I. 基础装夹方法与正反面加工策略

UG 加工中，装夹方式是确保零件加工精度的首要环节。不同的零件几何形状和毛坯状态要求采用不同的装夹策略。

1.1 压板装夹法（Clamping Plate）

压板是最常见且灵活的装夹方式之一。它允许我们将零件直接固定在工作台上或专用工装上。
* **应用范围：** 可用于压紧零件的侧面、顶部或底部，需确保压板不会干涉刀具路径。
* **装夹方向：** 可以采用正向装夹（直接压住已加工面或粗糙面）和反向装夹（利用底部或侧面预留的螺纹孔进行锁固，即“反板”装夹）。
* **四轴/五轴应用：** 在多轴加工中，压板常用于辅助支撑或配合定制夹具使用，尤其在需要避开复杂侧面加工时。

1.2 虎钳（Vise）与顶针辅助装夹

虎钳装夹适用于毛坯或棱柱体零件的侧面夹持。

* **飞面加工：** 对于需要首先进行基准面加工（飞面）的毛坯，可以利用虎钳的强大夹紧力，确保零件稳定，然后对夹持区域外的平面进行铣削。
* **顶针（Hammer）顶压：** 对于细长或容易振动的零件，除了使用虎钳外，可利用顶针或可调节垫块（代模）在非加工区域提供稳定的垂直或水平支撑，减少加工过程中的形变。

1.3 螺丝与螺帽（Screw/Nut）固定法

当压板空间受限或需要利用零件内部结构时，螺丝和螺帽固定法非常有效。

* **反向螺丝固定：** 通过在工装上预先制作螺栓孔，从零件底部（或反面）穿过工装，使用螺母在工装底部将零件紧固。这使得零件的整个加工面完全暴露，适合需要完全加工顶部表面的情况。

II. 专用工装与辅助固定技术

对于复杂或薄壁零件，传统的压板和虎钳往往无法提供足够的稳定性和几何定位精度，此时需要使用专用工装。

2.1 仿形工装（Conformal Fixture）的设计与应用

仿形工装是根据零件的特定非加工几何形状定制的夹具。

* **设计原则：** 仿形工装的接触面精确匹配零件的轮廓，为零件提供最大限度的支撑和限制。这可以有效防止薄壁零件在夹紧或切削过程中产生形变。
* **装夹流程：** 通常是将零件放入仿形工装中，通过压板或螺丝帽进行最终紧固。

2.2 连接筋（Connective Tabs/Links）工艺

连接筋是航空航天等领域常用的一种工艺方法，用于连接零件或将零件阵列连接在同一底板上。

* **用途：** 适用于薄壁或需要多面加工的复杂零件。连接筋在零件的边缘或侧面留下一小段材料，作为将零件固定在工装上的临时结构。
* **加工序列：** 在完成主要加工步骤后，连接筋通常是最后被切断（用小刀具或锯片）或掰断，将零件从工装上分离。

2.3 非机械夹持方法：真空吸附与胶粘固定

对于对表面要求极高或材质较软的零件，非机械夹持提供了无应力固定方案。

* **真空吸盘（Vacuum Chuck）：** 利用真空负压将零件吸附在多孔工作台上，适用于板状或表面光滑的零件（如铝合金或钢件）。
* **胶粘固定（Adhesive）：** 使用可溶性或低温熔解的工业胶水将零件固定在工作台或工装上，适用于无法夹持或需要保护表面的精细加工。

2.4 批量加工的排版策略

在板材加工中，为了最大化机床利用率，常采用排版（Patterning）策略。

* **排版定义：** 在一块大板料上，紧密地排列多个相同的零件。这使得一次装夹可以完成多个零件的加工，极大地提高了生产效率。

III. 特殊装夹环境与定位技巧

3.1 四轴卡盘（Chuck）夹持

对于旋转对称或圆柱形零件，使用三爪或四爪卡盘进行夹持。

* **内外径夹紧：** 可以选择从外圆（外卡）夹紧或通过内孔（内撑）进行支撑。
* **辅助顶尖：** 在卡盘无法提供足够轴向支撑时，通常需配合尾座顶尖或定制的端面垫片进行抵触支撑，确保零件在高速切削中的刚性。

3.2 支撑件与代模（Support Blocks/Fixturing Wax）

当零件的正反面加工需要较高的精度和稳定性时，必须考虑支撑件。

* **目的：** 防止零件在翻面装夹时产生翘曲或振动。例如，在进行反面加工时，在零件内部或薄弱处填充易熔合金（代模）或高刚度的支撑块，以吸收切削应力。

IV. 加工工艺的选择与决策流程

4.1 加工顺序的确定：毛坯分析先行

在开始任何装夹和编程工作之前，必须深入分析零件和毛坯（Raw Material）。

* **分析要点：** 确定哪些区域是铸造或锻造面（余量大），哪些区域是已加工或需要精加工的基准面。
* **基准选取：** 装夹和切削的顺序必须保证基准的准确性。通常先加工出定位基准，再利用该基准进行后续的精密装夹和加工。

4.2 工艺方法的优选原则

加工工艺的选择并非随意，而是基于多种因素的权衡。

* **适配性：** 必须选择与零件几何形状和材料特性最匹配的装夹方式。
* **精度要求：** 对有严格公差（形位公差、尺寸公差）的区域，必须采用最稳定的夹持方法（如仿形夹具或连接筋）。
* **组合应用：** 实际生产中，往往需要结合多种方法。例如，先用虎钳飞面，再用压板装夹，最后用连接筋切割。