摘 要：文章合理設計某新機一曲柄零件加工工藝方案、安排工藝路線，利用UGCAD/CAM軟件編程及VERICUT仿真軟件對編制的程序進行模擬仿真，減少零件加工過程中的程序調整時間，提高加工效率和加工質量。

關鍵詞：曲柄；效率；加工工藝

引言

在新機研制期間，零件結構及各種參數(shù)都需要經(jīng)過試驗才能最終確定，使用最少的工藝裝備，利用各種辦法將零件在最短的時間內加工出來，節(jié)省研制費用是目的所在。

1 某機一級曲柄結構特點及技術要求

某研制機一級曲柄材料為1Cr11Ni2W2MoV，其結構是由基準圓柱上連接三個不在同一水平面上的外臂，基準圓柱底面及大孔中心為零件基準，零件上的孔及裝配關節(jié)軸承處的槽是零件的關鍵部分。零件上孔的精度等級為7級精度，各孔相對大孔及基準圓柱下表面位置度為Ф0.03；槽的上下面對基準面的尺寸公差為±0.05mm，槽處臂厚3.5mm，槽寬5mm，槽底的轉接圓角為R0.5和R1。

2 一級曲柄加工工藝分析

零件上與軸承配合的孔尺寸精度及位置度要求較高，零件基準面小，裝夾定位困難，零件孔位置度及連接槽尺寸測量困難。

合理安排工藝方案，在零件上留工藝壓緊部位，磨出基準，始終以磨出的基準定位找正，進行上、下表面及三處連接槽的加工，使零件的加工及測量更加方便。在加工上、下表面時采用銑加工，精密孔在數(shù)控鏜床上加工，連接槽采用慢走絲線切割加工。

3 一級曲柄加工工藝

通過以上工藝分析制定主要工藝路線如下。

毛料→銑六方→磨基準面→鏜基準孔→銑上表面→銑下基準面→鏜孔→線切割三處槽（分三個工序）→線切割外型→去除重熔

層。

零件毛料為鍛件，為提高新機研制進度，毛料采用自由鍛，鍛成方料。

在普通立式銑床上將毛料六面銑平。上、下大面按尺寸要求留出磨削量，其余側面銑去的量盡可能少，為后續(xù)工序留的壓緊面盡量大。

磨基準面工序磨削零件上下表面及兩相鄰側面，上下面相互平行度不大于0.01mm，磨削的相鄰表面相互垂直度不大于0.02mm，磨削后表面作為后續(xù)工序的定位、找正基準。

銑上表面工序，在數(shù)控銑床上，以磨削后基準表面作為定位面，用壓板壓緊上表面，拉直找正磨削側面，以下表面上鏜削后的基準孔中心作為加工坐標系原點進行銑加工。粗加工則可選擇不帶底R的立銑刀去除大部分余量，給精加工留0.2mm～0.3mm加工余量。由于三處外臂上下表面不在同一平面內，與基準圓柱相連處有轉接R，需用帶R的圓柱立銑刀或球頭立銑刀進行加工，用球頭立銑刀加工時平面處需另一把平頭立銑刀，兩把刀加工易使加工面產(chǎn)生接刀痕，為使加工表面不產(chǎn)生接刀痕，使用一把帶R的圓柱立銑刀既可加工出R又可加工平面。加工時盡量選擇大直徑的刀具，零件凸臺邊外臂較寬，與側壁較近，為保證轉接R處加工相對完整，又不碰到凸臺外臂（如圖1所示），最后選擇直徑8mm帶底R的立銑刀進行精加工。零件加工后如圖2所示。

銑下基準面工序，零件翻面，用壓板壓緊上表面，拉直找正磨削側面（與上工序相同），以上表面上鏜削后的基準孔中心作為加工坐標系原點進行數(shù)控銑加工。零件加工時有一處深槽，為避免打刀，采用小切深（ap=0.15mm）、大進給（f=300-500mm/min）的方式進行銑加工，加工中充分澆注冷卻液，提高刀具壽命，降低加工成本。零件上轉接R與上工序相同，為減少刀具種類，粗精加工使用刀具與上工序相同。加工后零件如圖3所示。

以上兩道銑工序均利用UGCAM軟件編制數(shù)控程序，對數(shù)控程序進行優(yōu)化，選擇合理步距，縮短區(qū)域內、區(qū)域間抬刀距離，控制進退刀距離，減少刀具空行程時間，提高零件加工效率。將UG毛坯和零件模型轉化為STL文件導入VERICUT仿真軟件，并將UGCAM生成的數(shù)控程序添加進去，進行數(shù)控程序仿真，在分析菜單下選擇自動——比較選項，查看零件加工過程中是否產(chǎn)生過切、殘留，當存在過切、殘留等現(xiàn)象時，通過分析VERICUT日志信息，對數(shù)控程序進行調整。對調整后的數(shù)控程序重新進行仿真，直至在自動——比較圖框下出現(xiàn)沒有區(qū)別時，在VERICUT界面下方信息提示欄會提示模型是一致的時，可將該程序用于現(xiàn)場生產(chǎn)。

鏜孔工序，在數(shù)控鏜床上進行，以零件基準面為下表面，用墊塊墊起，將零件找平，拉直找正零件磨削側面用4個壓板將零件壓緊。零件上孔的位置度和尺寸精度較高，工藝上采用了打點-鉆孔-擴孔-鏜孔-鉸孔工藝方案，通過鏜孔保證零件的位置度要求，鉸孔保證零件的尺寸要求，降低了對操作者的技能要求。

該零件凸臺處有Ф4和Ф9兩種孔，在零件未進行切槽前形成臺階孔，需要注意Ф9孔的加工深度，由于鉸刀前端存在倒角，鉸削深度要大于孔深，將倒角長度讓出，鉸孔前的鏜孔深度要保證足夠的鉸孔深度，擴孔深度要保證足夠的鏜孔深度且不破壞下端Ф4孔。經(jīng)計算，用Ф8.5鉆頭擴孔深度為8mm，鏜孔深度6.5mm，鉸孔深度6mm。

鏜孔加工后在此工序將線切割外型用穿絲孔一并加工完成。

線切割三處槽工序，分別以兩磨削側面為底面，拉直找正零件基準大面跳動不大于0.02，壓緊零件上表面。分三個工序加工三處槽。

為保證零件加工質量，切槽工序在慢走絲機床上進行多次切割，多次切割時應注意在第一次切割完成后，應暫停檢查料芯是否掉落，如料芯未掉落，應將料芯撥落或吸出，以免料芯與銅絲之間產(chǎn)生放電，影響零件加工質量。零件切割時應將Z軸降到盡可能低，避免零件產(chǎn)生鼓肚現(xiàn)象。

零件切槽后，第二天用百分表對槽進行檢查，槽表面平面度較好在0.01mm以內，說明用慢走絲進行線切割槽可以有效控制零件加工變形。

線切割外型工序，將零件基準面向下放平，拉直找正磨削側面，用壓板壓緊上表面。利用穿絲孔穿絲切割零件外型。切割零件外型時應注意，零件外型切割完成時零件向下落會產(chǎn)生傾斜，如銅絲繼續(xù)放電，可能造成對零件已加工表面的破壞。需要采取相應的保護措施：如在零件外型切割完成時的程序中加M00進行暫停將零件取出；在零件進退絲處加小凸臺對零件進行保護；用吸鐵石將零件和余料吸在一起避免零件傾斜掉落（零件需有磁性）等。

全部線切割工序完成后，由鉗工對零件線切割表面重熔層進行去除，去除該零件達到零件最終尺寸要求。至此，零件主要加工工序全部完成。

4 結束語

采用該工藝加工曲柄零件，基準統(tǒng)一，裝夾方便，不用專用夾具，只用壓板即可。利用UGCAD/CAM軟件繪制出工序三維模型，編制數(shù)控程序。利用VERICUT仿真軟件對編制的程序進行模擬仿真。文章總結了加工過程中的注意事項，可為其他件加工提供參考。