鄧文星，閆佳佳，韓利萍，李世溫，周 斌

(山西航天清華裝備有限責(zé)任公司 工藝處，山西 長治 046000)

0 引言

曲柄塊是某產(chǎn)品的關(guān)鍵件，由于該零件材料去除量大，加工完成后僅有一處連接部位(12 mm×5 mm)，導(dǎo)致產(chǎn)品在加工后因應(yīng)力釋放產(chǎn)生嚴(yán)重變形。另外，該零件去除余量大，刀具消耗大，與目前推行的精益生產(chǎn)理念不符。故急需改善生產(chǎn)條件，解決質(zhì)量不穩(wěn)定的矛盾，滿足批量生產(chǎn)和提升效率的要求。

1 零件工藝分析

某曲柄塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 曲柄塊結(jié)構(gòu)示意圖

曲柄塊材料為40Cr低溫合金鋼，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工面較多，機械加工勞動量大。主要特征有頂部兩處斜面、中間深度為90 mm的槽、曲柄兩側(cè)寬度分別為12 mm和20 mm的槽以及各孔。工藝風(fēng)險主要是頻繁裝夾和對刀造成誤差累積，特別是中間連接部位只有12 mm×5 mm，應(yīng)力釋放導(dǎo)致工件變形，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。

2 零件加工技術(shù)方案

2.1 刀具選擇

銑削加工時都期望提高材料去除率，以往常用刀具為D50方肩盤銑刀[1]，因其采用大切深大切寬來滿足材料去除率的要求，所以加工效率高。然而，在此產(chǎn)品進行開粗時，因材料硬度較高，采用方肩銑加工時，易導(dǎo)致刀具和工件接觸時間長、切削溫升快、刀具顫動大，加工過程不穩(wěn)定，進而影響刀具使用壽命，增加了刀具成本，降低了加工效率，因此不選用該類型刀具進行開粗。本次加工采用D20硬質(zhì)合金銑刀，該刀具具有硬度高、耐磨、強度和韌性好等優(yōu)點[2]。

2.2 加工工序優(yōu)化

通過對加工工序進行調(diào)整，重新設(shè)定加工方案，先將圓棒料進行粗加工再進行調(diào)質(zhì)處理，以滿足熱處理性能，同時消除大部分加工內(nèi)應(yīng)力[3]。優(yōu)化前主要加工工序如表1所示，優(yōu)化后主要加工工序如表2所示。

表1 優(yōu)化前主要加工工序

表2 優(yōu)化后主要加工工序

3 方案應(yīng)用情況

根據(jù)實際加工機床類型，在UG軟件機床庫中調(diào)用匹配的機床型號，并將工件安裝在工件臺上，根據(jù)實際加工環(huán)境創(chuàng)建刀具夾持器[4]，生成機床仿真切削加工軌跡，如圖2、圖3所示，加工過程如圖4、圖5所示。

圖2 窗口刀軌1 圖3 窗口刀軌2

圖4 加工過程1 圖5 加工過程2

通過NX軟件模擬窗口加工刀路以及實際產(chǎn)品驗證，窗口加工效果良好，表面光滑，圓角過渡自然。

通過調(diào)整加工工藝，重新設(shè)定加工方案，更換切削刀具，并采用動態(tài)銑削替代原始加工方法，最終使生產(chǎn)效率提高4倍以上，產(chǎn)品一次交驗合格，產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證。最終成品如圖6所示。

圖6 實際加工最終成品

4 結(jié)語

采用新的加工方案，通過合理布置工藝路線，減少了異形零件裝夾及找正次數(shù)，縮短了加工時間。采用三維建模提供理論模型、CAXA數(shù)控編程規(guī)范走刀路徑，同時對刀具及參數(shù)進行優(yōu)化，有效地解決了異形零件質(zhì)量不穩(wěn)定、加工變形的難題。不僅提升了加工效率、降低了加工成本，而且使產(chǎn)品質(zhì)量得到了更好的保證。