一種競(jìng)賽用小車薄底板的加工工藝方法★

張會(huì)利

（江漢大學(xué)工程訓(xùn)練中心，湖北 武漢 430056）

引言

對(duì)于薄板件且具有大范圍鏤空零件而言，在加工過程中最主要是要控制由裝夾以及切削力引起的零件變形，以及因此導(dǎo)致的零件加工精度問題。加工工藝的設(shè)計(jì)，旨在制定出一條完善的加工工藝方法，盡可能地降低加工中可能產(chǎn)生的變形，更加精準(zhǔn)地控制零件的平行度、平面度以及尺寸精度。本文涉及到的底板加工為單件小批量定制，其相關(guān)尺寸及精度要求如圖1 所示。

圖1 底板零件圖

1 零件圖分析

1）零件的作用。該零件為競(jìng)賽用避障小車的底板，主要用于安裝系列軸承座，起到支撐作用，是一種競(jìng)賽用避障小車的主要零件，對(duì)加工精度和重量都有嚴(yán)格的要求。

2）零件材料的選用。底板作為重要的支撐零件，要求具有較好的耐磨性、抗氧化性以及一定的機(jī)械加工性能，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，選用代號(hào)為L(zhǎng)V6的鋁合金材料，其主要含有鎂和硅兩種元素，硬度較高，且質(zhì)量輕，價(jià)格低，可作為受力構(gòu)件使用。

3）零件結(jié)構(gòu)工藝分析。該零件為典型的薄板零件，而且有大面積局部鏤空（主要目的是減輕重量），主要加工面包含兩個(gè)大平面、外輪廓面、鏤空部分以及軸承座配合槽。在加工時(shí)需要考慮到裝夾變形和切削變形，以及易產(chǎn)生的加工硬化，因此要將粗加工、精加工嚴(yán)格區(qū)分開來。粗加工時(shí)選擇直徑較大的刀具，去除毛坯的大部分余量。精加工時(shí)則選用直徑較小的刀具，并采用合理的加工參數(shù)進(jìn)行加工，直至圖紙精度要求。如圖1 所示，底板最大長(zhǎng)度為200 mm，厚度為7 mm，底板上有局部鏤空（其主要目的是減輕重量），盲槽用于配合對(duì)應(yīng)的軸承座，且對(duì)配合精度要求較高，直徑Φ5 的孔作為工藝孔，底板正反面的平行度也有一定要求。

2 控制底板變形的方法

正確的裝夾方式、合理的加工參數(shù)、合適的加工工藝路線都是減少零件變形以及保證加工精度的重要方法，對(duì)于該底板零件可通過控制以下幾點(diǎn)來保證零件的精度。

1）合理的裝夾方式。對(duì)于薄板類零件而言，變形原因主要有裝夾變形和切削變形兩種。其中裝夾變形如下頁圖2 所示，如果采用臺(tái)虎鉗直接裝夾薄板件，由于零件與鉗口，受臺(tái)虎鉗夾緊力的影響，零件會(huì)出現(xiàn)向上拱起的現(xiàn)象。

圖2 裝夾變形圖

2）合理的選擇刀具以及加工參數(shù)。可根據(jù)粗加工、精加工選擇不同的刀具，如對(duì)于大平面粗銑盡可能選擇一次走刀覆蓋板寬的方法，有效降低切切削力變形。對(duì)于挖槽加工則選擇小直徑刀具，采用高轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給方式，降低切削力。

3）薄板件切削過程中注意退火。薄板件切削過程分為粗銑、半精銑、精銑等工序。進(jìn)行粗銑削加工時(shí)，受切削效率影響，毛坯材料的原組織會(huì)被破壞，形成較大的內(nèi)應(yīng)力和變形，因此要對(duì)切削過程中的薄板進(jìn)行退火，有助于材料恢復(fù)原有的彈性。底板零件在經(jīng)過粗加工后，須進(jìn)行退火處理，釋放內(nèi)應(yīng)力，退火溫度應(yīng)控制在100 ℃左右。

3 加工工藝路線擬定及工藝卡的制定

根據(jù)零件圖分析得出，該零件整體尺寸偏大，需要切削的范圍較廣，而且材料易變形，且部分尺寸精度要求高，因此，采用CAM軟件自動(dòng)編程，用立式數(shù)控銑床來完成加工。由于該零件的加工精度較高，不能用一道工序完成，要用幾道工序來逐步加工，才能達(dá)到圖紙要求的尺寸精度。根據(jù)已知零件圖紙，并考慮適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚x擇毛坯尺寸為210 mm×120 mm×8 mm 的平板進(jìn)行加工。加工工藝卡片見表1。

表1 加工工藝卡片

4 專用夾具的設(shè)計(jì)

該底板屬于薄壁類零件，不能用臺(tái)虎鉗直接裝夾，尤其在工序4 和工序6 中，為避免裝夾變形，需要設(shè)計(jì)一種專用夾具，見圖3，采用一面兩銷定位方式，由于A 面是經(jīng)過精加工的表面，這里允許過定位的存在，兩定位銷均采用圓錐銷，采用緊固螺釘夾緊。

圖3 底板定位方式

5 結(jié)語

通過對(duì)底板零件的結(jié)構(gòu)工藝進(jìn)行分析，制定了合理的加工工藝路線，并設(shè)計(jì)出一種專用夾具，用以減少薄板零件的變形并保證零件的加工精度。經(jīng)過實(shí)際加工，該工藝路線的制定完全滿足要求，零件精度符合設(shè)計(jì)要求。