金屬支架加工工藝分析

劉鵬德，趙忠玉，展翊翔

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

需要進(jìn)行加工的零件來自實(shí)際生產(chǎn)中很常見且非常重要的金屬支架類零件。支架需具有起到定位的作用，使零件之間能夠保持正確的位置。而且支架還需要承受較大的作用力來支撐其他的零件[1]。采用何種方式可以在提高生產(chǎn)效率和降低成本的基礎(chǔ)上加工出滿足要求的支架零件，是機(jī)械加工過程中會經(jīng)常遇到的問題。此次分析的重點(diǎn)是確定金屬支架零件的加工工藝，在設(shè)計(jì)的過程中必須仔細(xì)的讀懂零件圖，分析零件的結(jié)構(gòu)工藝尺寸，確定零件的加工余量，毛坯制造形式等，通過對金屬支架零件的各加工表面的分析，確定支架零件的最終加工方案。

1 選擇金屬毛坯

根據(jù)支架零件的工作特點(diǎn)和工藝技術(shù)要求，應(yīng)選擇合適的材料來制造毛坯。合理、正確的選擇毛坯材料，能夠使毛坯在加工的時候達(dá)到零件圖紙要求的各項(xiàng)加工指標(biāo)。從生產(chǎn)成本方面考慮，設(shè)計(jì)的毛坯在結(jié)構(gòu)上應(yīng)該與支架零件圖紙表達(dá)的結(jié)構(gòu)具有相似性，盡可能的減少加工余量，避免原材料的浪費(fèi)。所以，金屬支架設(shè)計(jì)采用鑄件作為零件毛坯，毛坯的材料確定為HT200，鑄造方法為砂型鑄造[2]。如圖1所示。

圖1 零件毛坯圖

2 工藝路線的制定

制定零件的加工工藝路線，零件在加工過程中需要確定零件的加工工藝方案，在制定零件的加工工藝方案時，首先分析圖紙零件的工藝性，確定各零件表面的最終零件加工方案，從毛坯的選擇，基準(zhǔn)的選擇，粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換及工藝原則的安排等多方面入手，綜合考慮。零件的工藝路線制定一般需要考慮多種加工工藝路線，經(jīng)過綜合的比較篩查，最終確定零件的加工工藝，如表1所示。

表1 支架零件加工路線

3 加工機(jī)床的選擇

該金屬支架零件是被要求批量生產(chǎn)，為了實(shí)現(xiàn)零件圖紙上的各項(xiàng)精度要求，同時為了提高加工效率和降低生產(chǎn)成本。根據(jù)實(shí)際情況和選擇機(jī)床的原則考慮，從眾多數(shù)控機(jī)床中最終選擇了具有FANUC 0i Mate系統(tǒng)的XK713A數(shù)控銑床來加工該支架。

4 夾具的選擇與裝夾方案的確定

本次所選擇的夾具必須要能夠確保金屬支架加工的質(zhì)量以及加工的需要。

依據(jù)零件毛坯的形狀和數(shù)控機(jī)床的安裝要求，應(yīng)選取能保證加工質(zhì)量、滿足加工要求的夾具。但是此次加工零件的鑄件為異形件，不適合采用通用夾具裝夾，必須設(shè)計(jì)專門的專用夾具。

5 刀具的選擇

數(shù)控加工中在對刀具的選擇應(yīng)優(yōu)先選擇剛性好、加工效率高的直徑較大的刀具。依據(jù)加工精度來選擇刀具，尤其對于孔加工，孔的加工精度較低時使用鉆頭即可，當(dāng)孔的加工精度較高時，可以選擇鏜刀，鉸刀，珩刀等。依據(jù)工藝特性選擇刀具，比如粗加工時一般選擇排屑較好的刀具，及時排出鐵屑，提高加工質(zhì)量，延長刀具壽命；精加工一般選擇齒數(shù)較多的銑刀，減小每齒進(jìn)給量有效的降低表面殘留，提高表面質(zhì)量。依據(jù)加工材料的硬度以及刀具材料和加工材料的親和關(guān)系選擇合適的刀具。依據(jù)零件的不同尺寸要求，則需要用不同規(guī)格的刀具對支架進(jìn)行加工。

6 切削液的選擇

切削液是一種在金屬切削過程中，用于潤滑和冷卻刀具和加工件的工業(yè)用途液體，切削液是具有多種功能添加劑的復(fù)合兼容性，同時有良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、脫脂清洗、防腐、容易稀釋等特性。切削液的指標(biāo)比油皂低，無毒、無味，具有良好的冷卻、清洗、防銹、等功效，同時對人的身體無侵蝕，不腐蝕設(shè)備及不污染環(huán)境的特點(diǎn)。從切削的材料方面來考慮，切削鑄鐵不適合采用水乳液。對有色金屬以及銅、鋁進(jìn)行切削時，可以使用10%～20%的乳化液或者煤油、以及礦物油的混合物可以提高表面加工質(zhì)量和精度。從經(jīng)濟(jì)成本方面考慮，乳化液和切削油都能夠滿足加工所需的要求，但是乳化液的成本遠(yuǎn)低于切削油。通過對三者的對比和HT200的加工特點(diǎn)，最終選擇了在加工過程中能夠清洗零件、潤滑和冷卻刀具的乳化液作為切削液。

7 切削用量的確定

由于切削用量的規(guī)定，通過計(jì)算可以得到部分工時定額，大部分主要還是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證積累的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來確定(參考手冊)，在持續(xù)改進(jìn)的過程中，還需要修改相應(yīng)的工時定額。計(jì)算每一個程序塊的時候，還必須計(jì)算每個工序的時間，使機(jī)床的生產(chǎn)效率最大化，實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)率，保證完成生產(chǎn)任務(wù)。

8 結(jié)語

本文通過對金屬支架的工藝規(guī)程進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，包括零件毛坯的分析與選擇、基準(zhǔn)面的分析與選擇、加工順序的分析與選擇、加工方案的分析與選擇、加工余量的分析與確定、機(jī)床的分析與選擇、夾具的選擇與裝夾方案的確定、刀具的分析與選擇、切削液的分析與選擇。證明了金屬支架加工的可實(shí)施性和可靠性。

[1]陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009：63-65.

[2]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.機(jī)械工業(yè)出版社.2010.01.