不規則異形零件的加工工藝研究

摘 要：任何一種加工方式只有投入生產實踐中才能夠檢驗其可行性和可靠性。大量的生產實踐表明，優化不規則零部件的加工工藝不僅能夠精確的加工部件，還能夠減少低機床消耗，達到降低生產成本的作用。同時，該方法生產所需時間少，加工周期短，適合大規模用于生產中，創造更大的經濟效益。

關鍵詞：不規則零件；專用夾具；復合刀具

目前，筆者所述的工藝已應用到一些不規則零部件生產加工中，專用工裝也已完成制造并投入應用，二者有機結合，在批量生產中發揮了重要作用，為新產品研發制造做出了一定貢獻。對于廣大工藝人員來說，加工工藝其實很平常，就專用工裝本身而言，其結構并不復雜，制造難度也不大，但是對于工藝設計人員來說應認識到任何工藝和工裝都是其實現設計要求的工具，未必采用先進的工藝和工裝就能獲得目標產品。工藝人員還應更深層次的去理解工件、工藝和工裝設計之間相互影響、互為補充的關系，三者之中的任何一個其實都是可以變通的，或許某一項變通了其他問題都會迎刃而解，我想這種思維方式對于基層工藝人員來說更具現實意義。

1.零件加工過程分析

機加工的過程可以依照以下的八個步驟依次進行。一是粗精車- 端面，鉆、車大孔留磨至0.3mm～0.4mm ；二是將零件的外形、及大孔打磨至既定的形狀；三是銑兩個小孔，將其孔的大小磨至圖紙要求的厚度，并且兩孔要完全對稱；四是要標記出其余兩個孔所在位置的線；五是粗略的加工其余兩個孔；六是打磨夾具的外部輪廓，打磨過程中要嚴格按照圖紙的要求匹配數字；七是要精確打磨兩個小孔，尺寸為；八是要精確加工內孔。

2.加工方法分析

當鑄件只需要加工一個孔，且對該孔的偏心要求不嚴格時，可以采用劃線找正的方法。然而，針對多孔鑄件，且對偏心要求嚴格、鑄件的外形呈現不規則變化時，劃線找正的方法所耗費的工時較長，精準程度易發生偏差，因此效率很低。雖然采用數控編程的方法能夠精準的完成這類零件的加工，但是需要加工較大數量的不規則零件時，繼續采用數控編程的方式會耗費大量的人力、物力和工時，對加工設備的損耗程度較高，無法獲得可觀的利潤。研究大規模的加工不規則零件的方法，需要操作者掌握豐富的實際操作經驗，深刻的了解、認識和熟悉各類不容外觀、精度要求不一的零件。在現有的普通機床的基礎上，通過使用一種新的夾具，并按照如下步驟，能夠實現不規則零件的大規模高效加工。首先要使用CA6140 型號車床先從整體上簡單的加工零件的表面和各個孔。這個過程不需要精益求精，只需要打磨出基本的輪廓即可。其次使用M2120 型號車床細致打磨已經粗略加工好的各個孔。使用M2120 型號車床時，一方面需要操作者依賴自身經驗和操作熟練程度，精心加工；另一方面還需要使用同一種夾具，以確保每個孔的位置金準無比。通過以上兩個步驟加工出的零件既能保證質量，加工的成本低，時間短。

3.專用夾具設計及制造

3.1 定位方案

通過工藝分析可知，若要完成2xΦ57.11半圓孔的加工，必須設計專用工裝，根據初步確定的工藝流程，工件進行到該工序時已經完成了頂面和底面的精加工，故頂面和底面可直接用于工件的定位。除此之外，在定位工件時可利用的只有工件上的孔。為了盡量減小累積誤差，在選擇定位孔時選擇了距離較遠的兩個孔作為定位孔，這樣可以通過使用定位銷來限制X軸和Z軸的自由度，進而確定了一面加兩孔的組合定位方案。

3.2定位元件選擇

在選擇定位元件時，要充分考慮到工裝的柔性和經濟性，應盡量保證工裝的結構相對簡單，并盡可能的選用標準的定位和加緊元件。根據上述原則，選擇平面定位墊和壓板的組合來限制Y軸自由度，使用時壓板要壓在平面定位墊的正上方；因限制X軸、Z軸的自由度需要借助兩個定位孔，根據孔的大小，尺寸較大的定位孔2（孔尺寸為Φ700+0.08）選擇使用圓柱銷，尺寸較小的定位孔1（孔尺寸為Φ13.5）選擇使用菱形銷，同時增加一個頂子在內部頂住搖臂箱，作為銷定位的補充。

3.3定位元件的布置

確定定位元件后還要為定位元件選擇一個載體，為此選取厚度為30mm的鋼板作為整個工裝的底板。為了確定定位銷在底板上的相對位置，使搖臂箱裝夾后能夠在一個方向上一次完成2xΦ57.11孔的加工，需要將工件位置進行旋轉19.3°，此時利用繪圖軟件，將底板與旋轉后的搖臂箱的圖紙重疊，兩個定位孔投影在地板上的位置即為定位銷安裝的位置。最后將所有定位元件布置在底板上，同時去除底板多余面積，并按照搖臂箱的尺寸，合理布置平面定位墊，選取符合長度要求的壓板，即可獲得整個工裝的設計總圖。也許到這里許多人認為完整的搖臂箱加工工藝已經確定了，但是對于工藝人員來說搖臂箱的加工工藝尚未完成。2xΦ57.11孔的加工使用了專用工裝，該工裝采用了一面加兩孔的組合定位方式，并選擇了菱形銷和圓柱銷分別作為孔1和孔2定位的定位元件，但是應注意圖紙中定位孔1 的尺寸為Φ13.5，孔2 的尺寸為Φ700+0.08，顯然作為定位孔的孔1若采用自由公差，其精度不能滿足定位要求，不能與菱形銷形成較為恰當的間隙配合，難以實現定位要求，進而影響工件的正常裝夾及加工。因此，在加工定位孔1的時候應從工藝角度相應提高加工精度，將孔1的原尺寸減小到Φ13.5±0.025，將孔1和孔2作為工藝孔，這樣既可滿足定位要求有，又可以保證加工質量。基于這種考慮，在編排工藝的時候可以增加一道加工定位孔的工序，對加工要求較高的孔1和孔2先進行加工，再順次完成2xΦ57.11孔的加工，最后完成其他部位的加工，并據此對初步加工工藝進行調整。

4.結束語

任何一種加工方式只有投入生產實踐中才能夠檢驗其可行性和可靠性。大量的生產實踐表明，上述工藝不僅能夠精確的加工不規則零部件，還能夠減少低機床消耗，達到降低生產成本的作用。同時，該方法生產所需時間少，加工周期短，適合大規模用于生產中，創造更大的經濟效益。

參考文獻：

[1]趙長發，等.機械制造工藝學[M].哈爾濱工程大學出版社，2012.

[2]吳霞.數控加工中的工藝問題探討[J].煤礦機械，2014