一、前期准备

（一）材料选择

根据垫片的使用要求和性能特点，选用合适的金属材料，如不锈钢、铝合金等。确保材料表面无划痕、锈迹等缺陷，尺寸符合加工要求。

（二）设计图纸

使用专业的 CAD 软件绘制金属垫片的精确二维或三维图纸，标注清楚垫片的尺寸、公差、孔径、倒角等详细信息，为后续编程和加工提供准确依据。

（三）刀具与夹具准备

刀具：依据加工材料和图纸要求，选择合适的 CNC 刀具，如铣刀、钻头、镗刀等。对于金属加工，通常需要配备硬质合金刀具，以保证切削效率和刀具寿命。不同规格的刀具用于粗加工、半精加工和精加工阶段，例如粗加工可选用较大直径的铣刀快速去除余量，精加工则使用较小直径且精度高的刀具保证尺寸精度和表面质量。

夹具：根据垫片的形状和尺寸设计专用夹具，确保在加工过程中垫片能够被牢固地定位和夹紧，防止因切削力导致工件移位或变形。常见的夹具类型有平口钳、台钳、专用夹具等。对于批量较大的生产，专用夹具能够显著提高加工效率和一致性。

二、CNC 编程

（一）工艺分析

对金属垫片的加工工艺进行详细分析，确定加工顺序、切削参数等。一般先进行粗加工，去除大部分余量，然后进行半精加工和精加工，逐步提高尺寸精度和表面质量。例如，对于有孔的垫片，先加工外形轮廓，再进行钻孔、铰孔等操作；对于有螺纹的孔，还需安排攻丝工序。

（二）程序编制

使用专业的 CNC 编程软件（如 Mastercam、UG 等），根据设计图纸和工艺分析结果编制加工程序。设置好工件坐标系、刀具路径、切削速度、进给量、切削深度等参数。在编程过程中，要充分考虑刀具的切削轨迹，避免刀具与工件发生碰撞，同时优化切削路径，提高加工效率。例如，在铣削平面时，可采用行切法或环切法，根据垫片的形状和尺寸选择合适的切削方式；在钻孔时，要准确计算钻孔位置和深度，并设置合适的钻孔循环指令。

（三）程序验证

在实际加工前，通过软件的仿真功能对编写好的程序进行验证。检查刀具路径是否正确，是否存在过切、欠切、刀具碰撞等问题。如有错误，及时修改程序，直至仿真结果无误。

三、加工过程

（一）装夹工件

将金属垫片坯料正确安装在夹具上，使用百分表等工具找正工件的平行度、垂直度等，确保工件的装夹精度。调整夹具的夹紧力度，既要保证工件在加工过程中不会松动，又要避免因夹紧力过大导致工件变形。

（二）粗加工

按照编程设定的切削参数，启动 CNC 机床进行粗加工。粗加工时，主要目的是快速去除大量余量，使工件接近最终尺寸形状。在粗加工过程中，要注意观察切削状态，如切削力是否过大、刀具是否磨损、是否有异常振动等。如有异常情况，及时停机检查并调整切削参数或更换刀具。粗加工完成后，测量工件尺寸，检查余量是否均匀，如有不均匀情况，可在后续加工中进行调整。

（三）半精加工

在粗加工的基础上，进行半精加工。半精加工的目的是进一步提高尺寸精度和表面质量，为精加工做好准备。半精加工时，切削参数相对粗加工要小一些，刀具的切削刃应更加锋利，以保证加工表面的粗糙度。在加工过程中，要严格控制尺寸公差，对关键尺寸进行多次测量，确保尺寸精度符合要求。

（四）精加工

精加工是保证金属垫片尺寸精度和表面质量的关键步骤。使用高精度的刀具，按照精细的切削参数进行加工。在精加工过程中，要特别注意刀具的磨损情况，及时更换刀具，以保证加工精度的一致性。对于有较高表面质量要求的垫片，可采用镜面加工技术，使加工表面达到镜面效果。精加工完成后，再次测量工件尺寸，检查所有尺寸是否都在公差范围内，表面是否有划伤、凹坑等缺陷。

（五）孔加工与螺纹加工

如果金属垫片上有孔或螺纹，在完成外形加工后进行相应的孔加工和螺纹加工操作。钻孔时，要先使用中心钻打定心孔，然后再用钻头钻孔，以保证孔的位置精度。对于有精度要求的孔，可采用铰孔、镗孔等工艺进一步提高孔的尺寸精度和表面质量。螺纹加工时，根据螺纹规格选择合适的丝锥或攻丝刀具，设置正确的攻丝参数，如攻丝速度、进给量等，确保螺纹的精度和质量。

四、后处理

（一）去毛刺

金属垫片加工完成后，使用锉刀、砂纸等工具去除工件边缘和孔口的毛刺，防止毛刺影响装配和使用性能。对于一些难以去除的毛刺，可采用电解去毛刺、超声波去毛刺等工艺方法。

（二）清洗

将加工好的金属垫片放入清洗槽中，使用专用的金属清洗剂进行清洗，去除工件表面的油污、切削液残留等杂质。清洗后，用清水冲洗干净，并晾干或吹干。

（三）检测

使用卡尺、千分尺、三坐标测量仪等检测工具对金属垫片的尺寸、形状公差、位置公差等进行全面检测，确保垫片的各项参数符合设计要求。对于有特殊要求的垫片，如密封性要求较高的垫片，还需进行密封性测试，如采用气压试验、水压试验等方法检测垫片的密封性能。

（四）表面处理

根据金属垫片的使用环境和要求，对表面进行相应的处理。常见的表面处理方法有电镀、氧化、磷化等。例如，对于在潮湿环境中使用的不锈钢垫片，可进行钝化处理或镀铬处理，提高其耐腐蚀性；对于有装饰要求的铝合金垫片，可进行阳极氧化处理，获得不同颜色的氧化膜，增强美观性和耐磨性。

五、质量控制与检验标准

（一）尺寸精度

金属垫片的尺寸公差应控制在设计图纸规定的范围内，一般尺寸公差可参考 IT7 – IT9 级精度标准。例如，对于直径为 100mm 的圆垫片，其直径公差可控制在±0.05mm 以内。

（二）形状公差

垫片的平面度、圆度等形状公差应符合要求。平面度公差一般可控制在 0.02mm – 0.05mm 范围内，圆度公差可根据垫片的直径大小控制在相应范围内，如直径为 50mm 的圆垫片，圆度公差可控制在 0.03mm 以内。

（三）位置公差

孔与孔之间、孔与外轮廓之间的位置公差应满足装配和使用要求。例如，两个相邻孔的中心距公差可控制在±0.05mm 以内，孔与外轮廓的同轴度公差可控制在 0.03mm – 0.08mm 范围内，具体数值根据垫片的尺寸和精度要求确定。

（四）表面质量

加工表面应无明显的划伤、凹坑、锈迹等缺陷，表面粗糙度 Ra 值一般可控制在 0.8μm – 3.2μm 范围内，对于有较高表面质量要求的部位，如密封面，Ra 值可控制在 0.4μm – 0.8μm 范围内。

（五）硬度与力学性能

对于一些有特定力学性能要求的金属垫片，如弹簧垫片等，需检测其硬度和力学性能指标是否符合设计要求。硬度检测可采用洛氏硬度计、维氏硬度计等工具进行测量，力学性能测试可包括拉伸试验、压缩试验等，以检测垫片的抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。

通过以上详细的 CNC 加工金属垫片手板模型方案，可以制造出精度高、质量好的金属垫片手板模型，满足产品设计和研发的需求。在实际加工过程中，可根据具体情况对工艺参数和操作方法进行适当调整和优化，以确保加工效果和生产效率的最佳平衡。