典型彎鉤成形模凸模零件數(shù)控加工工藝探研

趙胤齊 李元慶

【摘要】本文針對典型彎鉤成形模凸模零件進(jìn)行加工沖壓成形時的產(chǎn)品質(zhì)量及加工工藝進(jìn)行了探索和分析。

【關(guān)鍵詞】彎鉤成形模凸模零件 數(shù)控加工 工藝分析

一、引言

數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制的自動化機(jī)床，它可以按圖紙要求的尺寸和形狀自動加工零部件，并保證零件的幾何精度和尺寸精度，而不需要人工操作的一種機(jī)床。本文對彎鉤成形模凸模零件加工進(jìn)行了探討，該零件的表面輪廓和凹槽是我們主要的研究主要對象，對彎鉤一次沖壓成型起到重要的意義，零件的表面輪廓主要是對彎鉤的外形起到?jīng)_壓作用，而凹槽則是對彎鉤的尺寸起到一次成形的作用。所以研究彎鉤成形模的凸模零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計及編程，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、彎鉤模凸模成形零件加工工藝分析

彎鉤成形模凸模零件外形輪廓及主要加工尺寸如圖一所示。

毛坯為長方體，毛坯的制造形式為砂型機(jī)器造型。該零件表面輪廓較為復(fù)雜，需用沖壓模具進(jìn)行沖壓來保證硬度性能，而Cr12經(jīng)過滲碳淬火后，表面硬度HRC42-46，符合生產(chǎn)工藝要求，所以該零件使用Cr12。毛坯A件：250mm×90mm×124mm。從圖一可知，該零件由平緩面、曲面、凹槽以及孔組成。該零件加工工藝具有典型性。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)特性，對該彎鉤成形模凸模零件加工工藝分析如下：

（1）工件直睛φ10.3₀^+0.015mm、φ12₀^+0.015mm的孔加工精度要求較高，要采用定位鉆打點(diǎn)一鉆一鉸的方式進(jìn)行加工，才能確保孔的加工精度。（2）該零件外表面輪廓的多個尺寸同樣要求高精度加工，例如：54.91₀^+0.03mm、114.21₀^+0.05等尺寸，應(yīng)采用粗銑一精銑的加工方法，方能保證工件的尺寸和加工精度。（3）對于（D1010.03mm凹槽加工要求精度高，而且是沖壓成形的關(guān)鍵尺寸，通常采用粗銑→半精銑→精鐵的加工方法。

三、彎鉤成形模凸模零件加工工藝路線的擬定

通常在擬定零件工藝路線時，首先要確定零件的加工形式，其次要根據(jù)材料性能來選用加工方案。具體有以下幾種加工工序。

（1）先面后孔，先粗后精。（2）確保零件圖紙的幾何公差精度，表面位置的精密度。（3）依據(jù)零件材料的金屬性能選用不同的方法。（4）依據(jù)零件的生產(chǎn)種類加工。

根據(jù)以上分析，擬定某零件的工藝路線是：工序一：銑削毛坯各個端面。保證工件外形尺寸為250mm×90mm×124mm，且鄰面垂直，對面平行。工序二：粗銑、精銑下端面。根據(jù)先面后孔的原則，銑削孔結(jié)構(gòu)表面，保證孔結(jié)構(gòu)的加工質(zhì)量與精度要求。工序三：鉆、鉸4×Φ10.3mm、2×Φ12mm至所需尺寸要求。此道工序采用定位鉆打點(diǎn)→鉆→鉸的方式進(jìn)行加工。工序四：工件外表面輪廓進(jìn)行粗加工。工序五：對（D10凹槽進(jìn)行粗加工、半精加工。此道工序也稱為清角加工，前一道工序加工不到的面，在此工序加工。工序七：對Φ10凹槽及表面車侖廓進(jìn)行精加工。

四、彎鉤成形模凸模零件加工工具的選擇

1、刀具的選擇。數(shù)控刀具一般根據(jù)零件的外形、材料的硬度等條件選擇。零件各工序選用的刀具按下述程序進(jìn)行：（，）銑削毛坯各個端面采用D50R5圓角刀。可快速完成鐵削，提高鐵削效率。（2）粗銑、精銑下端面同樣采用D50R5圓角刀。（3）鉆、鉸4×Φ10.3mm、2×Φ12mm孔，打點(diǎn)采用φ3mm定心鉆打孔。鉆孔采用D10.3、D12硬質(zhì)合金麻花鉆。鉸孔則采用D10.3、D12硬質(zhì)合金鉸刀。并保證孔的深度。（4）粗加工外表面輪廓。由于初切削余量較大，會產(chǎn)ha良大的切削力，因此刀具必須具備良好的硬度、強(qiáng)度及耐磨性，通常采用D30R5圓角刀，刀具材料選用硬質(zhì)合金。（5）粗加工、半精加工（D10凹槽。之前選用的刀具為D30R5圓角刀，而該零件有些加工面太小如加工不到位，應(yīng)進(jìn)行一次清角加工。故采用D8立銑刀、R4球頭刀進(jìn)行清角，并留有精加工余量。（6）精加工外表面輪廓和（D10凹槽。采用R4球頭刀，材料為硬質(zhì)合金。

（2）數(shù)控機(jī)床的選擇。由于加工的零件表面輪廓復(fù)雜，且需要多把刀具進(jìn)行加工，所以此次選擇CNC數(shù)控加工中心來進(jìn)行加工，CNC數(shù)控加工比數(shù)控銳未多一個換刀系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)，可以節(jié)省加工時間，減少操作量。

五、彎鉤成形模凸模零件裝夾方法分析

對夾具的選擇，主要從力口工表面和定位基準(zhǔn)兩方面考慮。

（1）首先要便于裝夾具，根據(jù)零件粗、精基準(zhǔn)來保證加工圖紙要求。

（2）其次CNC數(shù)控力口工中心高速切削時，定位基準(zhǔn)要具備充分的夾緊面積和分布面積。該零件形狀規(guī)整呈四方形，可使用虎頭鉗口來進(jìn)行裝夾。

六、彎鉤成形模凸模零件切削用量的確定

對于被加工的材料、切削刀具、切削用量，通常稱為CNC數(shù)控加工中心的加工三要素。加工質(zhì)量、刀具使用壽命和加工時間，由上面三個因素確定。按加工切削零件的基本原則：首先選用在能力范圍內(nèi)最大的背吃刀量ap，然后選用進(jìn)給量f，最后選用一個適宜的切削速度v_c。

根據(jù)零件或刀具直徑和機(jī)床范圍內(nèi)的切削速度選定主軸轉(zhuǎn)速，可按公式n=1000v_C/πd進(jìn)行計算。實(shí)際加工時，

還可根據(jù)切削狀況調(diào)整進(jìn)給倍率開關(guān)來調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。對銑表面輪廓及凹槽，底面余量留0.1mm、側(cè)面余量留0.3mm，考慮到輪廓、凹槽、側(cè)面及底面余量因素，對該零件的數(shù)控加工采用如下工藝。

（1）銑削毛坯各個端面，使用D50R5圓角刀進(jìn)行銑削，主軸轉(zhuǎn)速為1800r/min，主軸進(jìn)給為1000r/min。（2）粗銑、精銑下端面，使用D50R5圓角刀進(jìn)行銑削，主軸轉(zhuǎn)速為1800r/min，主軸進(jìn)給為100r/min。（3）鉆、鉸4×φ10.3mm、2×φ12mm至尺寸要求，分別使用D10.3硬質(zhì)合金麻花鉆、D12硬質(zhì)合金麻花鉆、D10.3硬質(zhì)合金鉸刀、D12硬質(zhì)合金鉸刀進(jìn)行加工，主軸轉(zhuǎn)速分別為500、500、1000、1000r/min，主軸進(jìn)給為80、80、100、1000r/min。（4）粗加工外表面輪廓，使用D30R5圓角刀進(jìn)行銑削，主軸轉(zhuǎn)速為1750，主軸進(jìn)給為3000，（5）粗加工、半精加工Φ10凹槽，使用D8立銑刀、R4球頭刀進(jìn)行銑削，主軸轉(zhuǎn)速為1750r/min，主軸進(jìn)給為3000r/min。

（6）精加工外表面輪廓和Φ10凹槽，使用R4球頭刀進(jìn)行銑削，主軸轉(zhuǎn)速為5000r/min，主軸進(jìn)給為15000r/min。

結(jié)語：

對于彎鉤成形模凸模零件的加工工藝，由試驗(yàn)加工工藝結(jié)果可知，在擬定了零件加工工藝路線、選擇零件加工工具后，用時最短，效率最高。該法對加工同類零件借鑒作用明顯。

作者簡介：趙胤齊（1995.11-），男，廣西來賓人，廣西城市職業(yè)大學(xué)智能工程學(xué)院專任教師，研究方向：機(jī)械工程。李元慶（1960.11-），男，福建龍巖人，廣西城市職業(yè)大學(xué)教授，研究方向：電氣自動化技術(shù)。