基于UG NX CAD半月式零件加工工藝分析的研究

丁倩倩 李華 崔勇 石皋蓮

[摘? ? ? ? ? ?要]? 對一款鋁合金產品進行加工工藝分析，零件的外形為月牙形。從產品的工程圖出發，對圖紙進行仔細分析，在對產品的外形進行參數化建模，得到產品的三維模型。再制定出合理的加工工藝路線，設計出需要加工的夾具，最后再使用UG軟件對它進行編程，完成產品仿真加工。

[關? ? 鍵? ?詞]? 數控加工;半月式零件;工藝分析

[中圖分類號]? TG519.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）29-0104-02

隨著時代的發展，現代數控加工技術也在飛快進步。對各類機械產品的加工，也有了越來越多的加工途徑和加工工藝。其中產品加工效率是各種加工工藝最重視的關鍵點，只有加工效率高，才能制造更多的產品，創造更多的收益。所以針對不同的產品，需要定制相似但不相同的加工工藝路線，提高產品的加工效率，降低加工成本。我們所進行研究的零件為月牙形零件，零件的中部有一塊長方形的凹腔，在凹腔內均布著21個通孔。左右兩側各有一個？椎5mm的孔和一個？椎6.5mm的沉頭孔，右側還有兩個斜面特征，產品的背面還有一塊開放式的凹槽。

半月形零件的加工內容如下表所示：

從以上內容可以看出，零件內孔系眾多，且正反面都有凹腔特征，壁厚較薄，這些地方都是產品的加工難點，需要針對性地制定合理的加工工藝。

根據上述分析的產品特征，并根據產品的圖紙對產品的三維模型進行建模。根據圖紙，建立產品的外輪廓草圖，將草圖拉伸21mm，此時產品的外輪廓模型。在產品的底面，建立第二個草圖，草圖中包含了產品的型腔特征的輪廓線條，同時將型腔內的21個孔的圓心點坐標建立出來。首先將型腔的草圖曲線拉伸至圖紙要求的尺寸，并求差。然后通過插入孔的方式將產品的21個孔特征全部建立完成。在產品的反面建立第三個草圖，繪制出半月形的開放式槽的外形特征，然后拉伸求差。最后在產品的側面的平面上建立草圖，在右側繪制出一個三角形，將三角形拉伸求差，得到產品最右側的一塊斜面。在垂直于上一個草圖面的平面上，建立最后一個草圖，在草圖上建立三角形，將三角形于差拉伸并與產品求差，得到產品的一塊斜面征，最終建立起產品三維模型。

根據零件生產的要求，選擇的鋁合金牌號為2A12型號鋁合金，通過查詢《金屬材料手冊》后，可以得到了它的部分材料信息和特性用途。2A12鋁合金主要用來制作各種高強度構建，如飛機的骨架、隔框等配件。2A12作為一種可以進行熱處理來提高相關力學性能的高強度硬鋁。在進行冷作硬化后，具有較好的切削性能，所以可以使用切削加工的方法來制作產品。該鋁合金的抗腐蝕性較差，一般都會在表面涂漆或者進行陽極氧化來提高表面的耐腐蝕性。

從產品的外形特征，可以選擇塊狀的毛坯，所以將零件歸為板類零件。且零件尺寸適中，可以使用平口鉗進行裝夾。由于正反兩面都有需要加工的特征，所以至少需要兩次裝夾才能加工完成。根據機械加工的先粗后精、先面后孔、先主后次等原則，再結合實際情況，我選擇先加工零件的底部平面和深1.5mm的凹槽，并精加工好21個通孔。然后反向裝夾，使用專用夾具來加工產品的正面所有特征。最后去除毛刺，打磨蟾皮斜面，完成產品加工，詳細的裝夾和加工過程如下。

零件的裝夾過程：零件共分為3次進行裝夾，第1次銑夾位以毛坯為基準，選擇平口鉗進行裝夾。在平口鉗左側添加一個定位塊，每次裝夾時毛坯左側與定位塊貼緊下部使用兩根墊塊保證每個毛坯的Z0相同。第2次對背面加工也使用平口鉗，平口鉗夾持夾位，左側與定位塊貼緊。第3次使用專用夾具，使用仿形夾具夾持零件輪廓，利用正面的？椎5H7的孔作為定位，加工正面特征。

零件的整個工藝路線：

（1）備料：根據加工要求，定制毛坯尺寸。確定尺寸后對來料進行檢驗。在產品加工的第一步，先準備好產品的毛坯，根據模型尺寸和工藝分析，可以選擇252*64*26mm的2A12鋁合金塊料毛坯。

（2）銑夾位：使用平口鉗支架夾持毛坯，每次夾持深度不容易控制，且不能保證裝夾平穩。所以在加工大批量產品時，一般會先加工出一個夾持槽用于裝夾。在銑削夾持槽時，為了方便使用平口鉗裝夾，在零件底部墊上墊塊，在上部銑兩個夾持位。銑削的夾持位深2.5 mm寬3 mm。在后續工序中，使用平口鉗夾持58 mm寬的臺階處即可。銑夾持槽的裝夾方式和夾持槽的外形尺寸。

（3）加工型腔面特征：使用平口鉗夾持住預先銑削好的夾持槽，然后加工產品的背面特征。使用一定長度的靠板，保證每次裝夾產品左側面距離平口鉗左側保持固定的距離。坐標系零件選擇在產品的上表面中間位置。

（4）加工開放式槽特征：使用專用的夾具夾持四周輪廓，然后使用盤銑刀精加工產品的上表面，然后在加工型腔內的孔特征。再使用立銑刀對型腔內部進行開粗。再對產品的外圍輪廓進行開粗，在開粗外部輪廓后，去除斜面上的多余毛坯，留下精加工余量。最后再對產品的型腔、外部側壁，內孔等特征進行精加工，達到圖紙要求。

（5）倒角去毛刺：將零件拆下，去除毛刺，打磨斜面。

根據上述的工藝流程安排，制定產品的加工工藝卡。

本文主要從產品的圖紙、工藝分析和夾具選擇等幾個方面進行詳細的分析。首先對產品的工程圖紙進行分析，根據產品圖紙建立產品的三維模型。根據產品圖紙確定產品毛坯尺寸，進行備料;然后產品的各個加工工序的夾具進行選用，設計專用夾具。最后細化產品的加工工序，明確每一道工序需要加工的內容，制定工藝卡片。

參考文獻：

[1]梁勝龍.測量技術[M].蘇州：工業職業技術學院，2012.

[2]張幼楨.金屬切削理論[M].北京：北京航空工業出版社，1987.

[3]黎偉泉.車銑工實訓[M].廣州：華南理工大學出版社，2010.

[4]劉杰華，任昭蓉.金屬切削與刀具實用技術[M].北京：國防工業出版社，2006.

[5]田春波.鋁合金機械加工中擠壓和切削控制問題[J].科技創新與應用，2013（13）.

[6]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社，2006.

◎編輯 武生智