柯建平 宋國亮

摘要：一般零件的加工方法很多，但對于異型面零件的加工，有時候需要更多方案的比較。本文通過對異型面零件的加工工藝分析，采取設計工裝來加工異型面零件的方案，更具合理性、實用性。有時候，合理的工裝設計，會顯著地提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時間，并能獲得較好的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：銑削 異型面 工藝 定位基準

1 概述

有些零件從幾何角度看屬異型面加工。正如圖1所示。從圖中可以看出：零件的加工精度較高，外型面互不垂直，應用通用夾具裝夾有一定的難度，如果進行批量生產(chǎn)，可設計工裝提高生產(chǎn)效率。原有的加工方案是利用數(shù)控的插補功能使用三維實體軟件造型（CAXA制造工程師）、編程、在線加工，使用這種方案避免了多次定位裝夾，能滿足加工要求，但是生產(chǎn)效率較低，表面粗糙度差，刀具路徑過長，生產(chǎn)周期長，刀具耐用度降低，諸多因素使得生產(chǎn)成本居高不下。考慮是大批量生產(chǎn)，結(jié)合零件自身的特點以及生產(chǎn)效率等因素，可改變生產(chǎn)加工工藝。設計了幾套工裝夾具，在滿足零件生產(chǎn)要求和保證質(zhì)量的前提下，既提高了勞動生產(chǎn)率，又降低了生產(chǎn)成本。

2 零件的工藝分析

2.1 工藝過程

①首先確定加工基準，通過分析零件圖，明確加工基準為工件的底面，根據(jù)工序集中的原則，將毛坯料底面作為被加工工件的底面；

②加工工件右邊的75°棱面，作為后續(xù)加工中的定位面；

③以毛坯的上表面和已加工的75°棱面為定位面加工垂直于工件底面的孔系，在加工工件兩側(cè)棱面的后道工序中是以工件底面的兩孔作為定位基準；

④以工件的底面和75°棱面作為定位基準粗加工工件的上表面、精加工7.9mm深的臺階面和工件的左側(cè)棱面；

⑤以工件的底面和75°棱面作為定位基準加工工件0.5mm臺階面和孔系；

⑥以工件的底面和面上的孔系，按一面兩銷的定位原理加工工件的兩側(cè)棱面；

⑦最后以0.5mm的上臺階面和面上的兩孔系作為定位基準對工件底面的螺紋孔進行剛性攻絲。

2.2 加工圖紙

工件的零件圖，如圖1所示。

3 零件加工的具體工藝安排和工裝設計

3.1 銑削毛坯料為：138×70×45（mm）

注意：在夾緊過程中夾緊力應能保持工件定位后獲得的正確位置。夾緊力大小應適當，既要保證工件在整個加工過程中其位置穩(wěn)定不變，不振動，又不允許使工件產(chǎn)生不適當?shù)膴A緊變型和表面損傷。保證工件的平行度±0.02。

3.2 銑削工件75°棱面

在單件小批量生產(chǎn)時，采用虎鉗直接裝夾，然后用百分表拉表找正工件。即將工件在虎鉗的橫向目測傾斜63.1°，略微施加夾緊力，以保證工件不由本身重力而傾斜為準。

在大批量生產(chǎn)時，設計工裝定位來加工工件?？紤]到大批量生產(chǎn)，如果每次都這樣找正加工，生產(chǎn)效率極低，勞動強度大，輔助時間長，故設計了如下工裝：用線切割機床以工裝的底面找正，在工裝的上部加工出一個90°的V型槽，V型槽的右邊與工裝的底面為63.1°夾角，如圖2所示。

3.3 底面鉆孔

①工藝分析

本工序的任務是加工2-Ф6H7的標準孔和2-M6的螺紋底孔，由于在后道工序中，為了加工定位把2-M6的螺紋底孔作為定位的銷孔，故本道工序中孔位間的相對位置要精確。根據(jù)螺紋的切削參數(shù)表，2-M6底孔加工成Ф5.1mm，中心鉆打定心孔，然后用Ф5的鉆頭鉆孔，然后再用Ф5.1H7的自制鍵槽刀插銑，作為后道工序的定位銷孔。2-Ф6H7為標準孔，在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)效率，采用鉆、擴、絞的方式加工。

②切削參數(shù)

鉆孔切削參數(shù)如下表所示。

③刀具路徑

為了在鉆孔加工路線中避免進給機構(gòu)的反向間隙對加工精度的影響，采用“追加式補償法”的順序按1→2→3→P→4孔的順序進行（如圖3所示）。

3.4 銑削工件11.9°棱面

工裝設計分析：從零件圖分析7.9mm的臺階面與75°棱面和底面的交點有較嚴格的尺寸公差要求，在外型面上沒有基準，無法在工件上對刀?，F(xiàn)以工件的底面和75°棱面為定位基準，做一工裝。將工裝與工件安裝在虎鉗上貼緊、砸實、夾緊。從六點定位的角度分析，該工裝屬于過定位，鑒于在加工過程中各個尺寸之間都有相互較嚴格位置尺寸關系，互換性良好，對工件的實際加工影響并不大，可以使用。

加工時先用Ф50面銑刀分層銑削至7.9mm的深度，左側(cè)留1mm余量，然后用Ф8端銑刀精加工7.9mm的側(cè)面。

3.5 銑削工件12.9°棱面并鉆2-Ф10.5的孔

①工裝設計，如圖4所示。

②使用方法

以工件的底面和75°棱面為定位基準，做一個工裝，工裝的斜面與水平線的夾角是12.9°（如圖4所示），是專為銑削91°棱面設計的。

③加工順序

加工時先用Ф50的面銑刀分層銑削銑到0.5mm的上臺階面，然后用Ф8的端銑刀加工0.5mm的臺階，接著用中心鉆在2-Ф10.5的兩個通孔位置上打定心孔，因為孔的底面是斜面，為了避免在鉆到孔底的時候會因鉆削的余量不均而折刀，刀具直徑越大，在孔底鉆削的不均勻余量就越大，故先用稍微小點的鉆頭把孔鉆透，然后再用Ф9、Ф10.5的鉆頭分別擴孔。孔是通孔，故在胎具上預做了兩個Ф12的讓刀孔。

④加工完的工序外型如圖5所示。

3.6 銑削工件兩側(cè)棱面

①工裝設計

裝夾成型效果圖如圖6所示。

②工裝設計分析

在本工序中加工面為工件兩側(cè)的棱面，由于兩棱面的角度一致都與工件的對稱中心有25°的尺寸要求，為了減少工裝的設計成本，本著工序集中的原則，在胎具上加了C孔（見圖7）。在用AC孔定位加工完工件的一側(cè)棱面后，將工件拆卸在胎具上掉頭裝夾，用AB孔作為定位的銷子孔，加工另一側(cè)面。這樣胎具就起到了一胎多用的作用，大大節(jié)省了加工的輔助時間和設計成本。

通過分析零件圖紙，為了減小切削中的振動、保證工件的尺寸與質(zhì)量，將工件的大面即底面作為工件的定位基準面，以2-M6的螺紋底孔2-Ф5.1H7作為定位的銷子孔，加工兩個Ф5.1g6的非標準軸作為工件的定位銷定位，在工件的上面加工一壓板，用兩個M10的螺釘壓緊。在加工工件的另一側(cè)面時，需把工件掉頭，定位銷需要移位，采用基孔制間隙配合裝配。

為了端銑工件的棱面，必需將胎具斜面的角度加工成和工件底面與側(cè)面的角度一致，定位銷的加工位置需滿足工件在安裝到胎具上之后工件加工完的側(cè)面成水平面，孔位之間的相互位置關系如圖7中所示。

③胎具的使用方法

此胎具可加工左右兩棱面，第一次在AB兩個標準孔上放兩個Ф6g6的短定位銷，在工件上表面加工一壓板壓著，用兩個M10的螺釘壓緊，采用一面兩銷的定位方法定位加工工件的右側(cè)25°棱面，滿足工件的六點定位原理。為了避免胎具在工件加工中干涉，在胎具的設計過程中，胎具的上表面比工件加工后的棱面低1mm，作為Z向工件坐標系的零點。

3.7 剛性攻螺紋

①工裝設計分析

此工序中以0.5mm的上臺階面和2-Ф10.5 的兩孔定位，由于螺紋孔與攻螺紋不是在一次裝夾下完成的，為了保證螺紋的精度和在攻螺紋過程中避免絲錐因孔位置錯位而折在工件里，建立工件坐標系的時候以工裝左端面為X方向的對刀點，然后偏移115mm即是螺紋孔的中心，位置關系簡圖如圖9所示，Y方向可以取中。

②工件的裝夾示意圖如圖8所示。

3.8 實體效果如圖10所示

4 質(zhì)量檢驗及其結(jié)果

通過使用三坐標測量機對工件的檢測，圖素的尺寸和位置均合格。設計的工裝對工件的效果分析表明，具有可靠性高、互換性好等優(yōu)點，減少了加工時間，從而提高了工作效率，并相對提高了社會經(jīng)濟效益，是一種有效而實用的方案。

5 結(jié)論

通過對異型面零件的加工實踐表明，合理的選用刀具與制定加工工藝，配合夾具的制作，即使對難度大，精度高的零件，也能在加工技術上有所突破，操作技能可以迅速提高。同時對批量生產(chǎn)有一定的應用價值。

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作者簡介：柯建平，女，大學本科畢業(yè)，高級工程師，北京電子科技職業(yè)學院機械工程學院模具技術系。