寶雞烽火工模具技術(shù)有限公司 陜西寶雞 721006

1 零件特點(diǎn)

帶散熱筋殼體類零件一般都要求結(jié)構(gòu)緊湊、散熱性能好,因此散熱筋排列比較密集,以便于達(dá)到良好的散熱效果。圖1所示帶散熱筋殼體類零件,相鄰散熱筋之間的窄槽寬度只有3 mm,深度則達(dá)到40 mm,加工過(guò)程中很容易夾斷刀具。刀具的直徑一般很小,為2 mm,導(dǎo)致刀具的吃刀深度不能過(guò)大,由此造成帶散熱筋殼體類零件加工時(shí)間長(zhǎng),加工難度大。另一方面,零件散熱筋兩端與側(cè)壁接通,要求加工的散熱筋面與其它側(cè)面接刀平順,如果只依靠立式加工中心進(jìn)行加工,那么不但加工裝夾次數(shù)多、準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng),而且側(cè)壁很容易造成接刀錯(cuò)臺(tái),嚴(yán)重影響零件的生產(chǎn)及交付周期。

2 加工方案

通過(guò)對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)這六大要素進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)帶散熱筋殼體類零件加工設(shè)備選用與加工路線制訂非常重要。筆者通過(guò)設(shè)計(jì)專用夾具,縮短加工的準(zhǔn)備時(shí)間,并且根據(jù)加工設(shè)備與零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),應(yīng)用MasterCAM軟件對(duì)加工路徑進(jìn)行模擬,并進(jìn)行樣件試加工,合理優(yōu)化加工刀具參數(shù)與路徑,在保證零件質(zhì)量的前提下,大大縮短加工周期。

圖1 帶散熱筋殼體類零件

3 加工設(shè)備

一般情況下,帶散熱筋殼體類零件選用普通銑床銑削外形,選用立式加工中心銑削零件四側(cè)面及內(nèi)腔[1-3]。采用立式加工中心的缺點(diǎn)是裝夾次數(shù)多,每次找正花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng),并且不同操作人員在相同工作時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)效率差別很大。改用臥式加工中心銑削外形,可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾,四個(gè)側(cè)面一次加工到位,大大縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間。由于排屑容易,還可以提高零件的表面加工質(zhì)量。針對(duì)零件散熱筋多、槽窄且深的特點(diǎn),選用精雕機(jī)加工深槽,基于高速加工的特點(diǎn),可以大大縮短加工時(shí)間。與此同時(shí),所使用的刀具不易折斷,從而縮短刀具再次裝夾的時(shí)間。

4 專用夾具

根據(jù)臥式加工中心的特點(diǎn),在保證加工精度的前提下,夾具應(yīng)簡(jiǎn)單易用,且具有通用性。筆者以零件底平面及兩個(gè)工藝孔定位,這符合夾具一面二銷的定位原理。以底面定位的優(yōu)點(diǎn)是夾緊力自下而上,使夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單且緊湊。采用內(nèi)六角螺釘連接零件,使夾具[4-5]和零件的敞開(kāi)性最佳,便于多面加工,實(shí)現(xiàn)工序的高度集中,從而保證各加工面的相互位置精度。由于零件主要部位的加工精度依靠加工中心一次定位集中加工來(lái)保證,而所選取的定位孔不是關(guān)鍵加工要素,僅僅是為確保定位安裝而人為加工出的定位工藝孔,因此臥式加工中心的夾具制造精度一般不高于傳統(tǒng)的采用分散工序加工的普通機(jī)床夾具制造精度,選擇一個(gè)相對(duì)較粗的基準(zhǔn)定位,通過(guò)加工中心的集中加工來(lái)確保各加工部位的精度即可。

根據(jù)零件特點(diǎn),設(shè)計(jì)專用夾具,如圖2所示。使用內(nèi)六角螺釘、雙頭螺柱等簡(jiǎn)單元件進(jìn)行夾緊,從而實(shí)現(xiàn)一次裝夾,使四側(cè)面分別加工到位。這一專用夾具的優(yōu)點(diǎn)是夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低,夾緊簡(jiǎn)單;選用棘輪扳手,可實(shí)現(xiàn)快速夾緊零件;通用性好,更換墊板后,還可以加工其它同類零件。專用夾具底板三維模型如圖3所示。底板通過(guò)墊鐵可以連接零件與工作臺(tái),起到固定的作用。

圖2 專用夾具

圖3 專用夾具底板三維模型

5 加工工藝路線

將待加工零件放置在立式加工中心上銑削大平面,并在待加工零件內(nèi)腔后續(xù)需要銑削掉的空白處加工出兩個(gè)φ12H7工藝孔,鉆攻4-M12螺紋緊固孔。首件需銑削30 mm深并留裕量,作為臥式加工中心的找正粗基準(zhǔn)。零件內(nèi)腔連接孔如圖4所示。

零件通過(guò)專用夾具安裝在臥式加工中心上,銑削四個(gè)側(cè)面。其中,墊板外形尺寸小于零件最大外形尺寸,用棘輪扳手結(jié)合內(nèi)六角扳手將零件固定在專用夾具上。本道工序一般安排在銑削散熱筋前,方便銑削散熱筋時(shí)排屑。MasterCAM軟件中模擬零件側(cè)面加工效果如圖5所示。

圖4 零件內(nèi)腔連接孔

圖5 零件側(cè)面加工效果

將零件裝夾在精雕機(jī)上加工散熱筋,MasterCAM軟件中模擬散熱筋加工效果如圖6所示。

圖6 散熱筋加工效果

零件四個(gè)側(cè)面加工完成后,再進(jìn)行內(nèi)腔加工。選擇立式加工中心將零件裝夾在精密平口鉗上加工內(nèi)腔。MasterCAM軟件中模擬零件內(nèi)腔加工效果如圖7所示。

圖7 零件內(nèi)腔加工效果

6 刀具與工藝參數(shù)

MasterCAM軟件編程所用刀具及加工工藝參數(shù)[6-7]設(shè)置見(jiàn)表1。刀具選用的基本原則是進(jìn)給快速、吃刀量小,并充分利用臥式加工中心及精雕機(jī)的優(yōu)勢(shì)。

表1 刀具與工藝參數(shù)

7 結(jié)束語(yǔ)

筆者對(duì)帶散熱筋殼體類零件的加工工藝進(jìn)行研究[8-10],通過(guò)選擇加工設(shè)備,改進(jìn)加工工藝,確定刀具及工藝參數(shù),使帶散熱筋殼體類零件的表面加工質(zhì)量和尺寸精度都有了明顯提高,縮短了加工周期,提高了加工效率,并積累了同類零件的加工經(jīng)驗(yàn)。