一種殼體類零件的加工優(yōu)化方法

牛雪平　陶衛(wèi)軍　周春華

摘? 要： 本文針對某型殼體零件在加工過程中加工工藝路線安排進行優(yōu)化，基于A軸設(shè)計并制造了專用夾具，減少了零件的工序設(shè)置，有效地縮短 了零件的加工周期，并提高了加工質(zhì)量。同時，深刻分析了該殼體零件因表面質(zhì)量差需要鉗工打磨返修現(xiàn)象發(fā)生的原因，并從工藝路線設(shè)置、數(shù)控程序 優(yōu)化、零件防護等多個方面指定了相關(guān)措施，有效的提高了零件一次交檢合格率。

關(guān)鍵詞： 專用夾具;工藝路線設(shè)置;程序優(yōu)化;零件防護

1 背景

該殼體零件生產(chǎn)批量較大，為了按節(jié)點完成保質(zhì)保量完成交付，需 要對零件工藝路線進行梳理，并針對各個環(huán)節(jié)做到按需優(yōu)化。同時針對殼 體類零件因表面質(zhì)量粗糙，不滿足要求被顧客代表要求全部清查返修的事 實，進行相應優(yōu)化。項目擬從優(yōu)化裝夾、去鉗工化、防護等方面著手，最 終保證能有效縮短零件加工周期、并顯著提高加工表面質(zhì)量。

2 加工工藝路線梳理

殼體類零件加工工藝路線主要如下：銑內(nèi)腔—鉆鉸孔—去毛刺、銼 修、打磨、攻絲—總檢—陽極化—擴孔、攻絲—入庫。整體工藝路線安排 簡潔，然而在鉆鉸孔工序內(nèi)部又細分為4個工步，雖然每個工步的加工內(nèi) 容較少，但依舊需要5次裝夾才能完成該工序全部內(nèi)容，多次裝夾拖慢了 加工的整體節(jié)奏，結(jié)合該零件交付出現(xiàn)的主要問題：側(cè)壁表面刀紋明顯， 鉗工銼修作業(yè)粗糙。針對各種出現(xiàn)的情形具體問題具體分析。（ 1 ）鉆鉸 孔工序工位較多：①主要由于零件各個側(cè)面都需要鉆孔，所以需要設(shè)置 相應工位;（ 2 ）側(cè)壁表面刀紋明顯：①刀具選擇不恰當，切削參數(shù)不合 理;（ 3 ）鉗工作業(yè)粗糙：①零件本身較小，需要銼修處為R1.5圓角，存在 加工困難;②工人質(zhì)量意識較差。（ 4 ）加工周期長：①因表面質(zhì)量問題 導致反復返修，延誤交付;②鉗工工序內(nèi)容較多，鉗工人力不足導致生產(chǎn) 安排滯后。通過對各類問題進行具體分析原因，為后期的整體工藝方法優(yōu) 化指明方向，殼體零件加工需要在裝夾方法優(yōu)化、去鉗工化、及防護等幾 個方面進行攻關(guān)。

3 裝夾方法優(yōu)化

10工序銑內(nèi)腔利用平口鉗夾持銑削，夾持剛性較好，操作簡便，不 需要進行優(yōu)化。 20工序鉆鉸孔需要進行5次裝夾才能完成所有工序內(nèi)容， 在裝夾上需要耗費較多的時間，所以需要對該工序裝夾方式進行優(yōu)化。優(yōu) 化前：第一次裝夾需要利用虎鉗夾持銑削10工序銑內(nèi)腔夾持部分，由于 零件壁厚較薄，所以施加壓緊力大小比較關(guān)鍵，力量太大容易使零件發(fā)生 變形，力量太小會導致狀態(tài)不穩(wěn)定;第二次裝夾利用“兩孔一面”定位方 式，加工大面上下限、孔;第三到五次裝夾均采用“兩孔一面”定位方 式，分別加工殼體三個側(cè)面上孔、其他內(nèi)容。優(yōu)化后：設(shè)計出一套“交換 托板式雙工位旋轉(zhuǎn)夾具”。利用該夾具實現(xiàn)了一套工裝、兩次裝夾完成20 工序全部加工內(nèi)容，加工效率顯著提高。

旋轉(zhuǎn)夾具如圖1所示，主要由基體與可交換托板×4，定位銷，部分標準件組成。基體沿周共4處大面，每個大面均有2個高精度孔，通過定位銷 實現(xiàn)托板與基體精確定位， 3個螺紋孔，通過穿螺釘將托板緊固。在基體 大面上，基體上一次最多可以安裝4塊托板。

托板如圖2所示，托板上設(shè)置兩個工位，一次放置兩件殼體，利用自制 空心定位銷實現(xiàn)托板與殼體精確定位，再將螺釘從托板底部穿過空心定位 銷連接到殼體上實現(xiàn)通反向拉緊固定。效果：實現(xiàn)了20工序加工內(nèi)容最大 程度集成化，由5個工位縮減為2個工位、避免了多次裝夾，極大縮短了零 件加工周期，并且減少裝夾次數(shù)能降低零件因裝夾導致的表面劃傷概率。

4 數(shù)控程序優(yōu)化

（ 1 ）針對輪廓側(cè)面銑削后表面質(zhì)量較差，利用φ 12硬質(zhì)合金銑刀代替 普通銑刀，并根據(jù)切削情況對加工參數(shù)做了一些優(yōu)化，銑削后表面光度較 好。（ 2 ）針對外形輪廓有一處R1.5內(nèi)圓角， 前期銑刀φ4銑刀加工， 再由鉗 工銼修完成。該處因鉗工銼修后表面質(zhì)量較差，導致零件多批次返修。優(yōu)化 后利用φ4銑刀加工， φ3定制銑刀精銑去殘留，不再需要鉗工銼修該處。

5 殼體加工去鉗工化

殼體的鉗工作業(yè)內(nèi)容較多，主要分為以下幾個部分內(nèi)容，包括去毛 刺、銼修打磨、攻絲、沉孔锪窩、打批次號順序號等內(nèi)容。通過“結(jié)合 vericut反向技術(shù)實現(xiàn)基于模型的數(shù)控去毛刺方法研究與應用”，“基于華 中數(shù)控、 fanuc數(shù)控系統(tǒng)自動刻批次、順序號技術(shù)研究應用”，“剛性攻絲 技術(shù)”實現(xiàn)了去毛刺，攻絲、沉孔锪窩、打批次號順序號等鉗工內(nèi)容的數(shù) 控化。

6 殼體零件防護管理

前期未針對殼體零件進行專門的防護措施，零件加工完成后僅要求 整齊擺放在零件盒當中即可，零件與零件之間沒有隔離，導致表面容易發(fā) 生磕碰傷現(xiàn)象。現(xiàn)根據(jù)殼體尺寸定制了相應的透明塑料防護盒，零件銑削 完成后需放置在專用清洗液中清洗干凈并晾干后，放入定制防護盒的格子 內(nèi)，最后放入零件盒中，保證了殼體表面不出現(xiàn)損傷。

7 總結(jié)

通過對該殼體整體加工工藝方法從裝夾、程序、防護等多方面進行 優(yōu)化，基本實現(xiàn)全去鉗工化，有效縮短了殼體零件的加工周期，以往只能 實現(xiàn)并且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。以現(xiàn)場實際為例，改善前加工周期為8個多 月，改善后加工周期17天。目前按照加工單元模式加工，能實現(xiàn)日產(chǎn)量 > 20件，月產(chǎn)量 > 500件，效率提升明顯。

參考文獻：

[1]彭青.淺談數(shù)控加工的工藝設(shè)計原則及方法研究[J].教學考試，2017，（26）：11.

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