譚鵬

摘要：傳感器底座為一款異形鑄造零件，零件較小且容易變形，該零件精密加工主要依靠加工中心。合理的工裝設(shè)計(jì)和工藝編排，可以大幅提升加工設(shè)備的有效利用率。就該產(chǎn)品，從工藝分析、夾具設(shè)計(jì)、刀具選擇、走刀路徑進(jìn)行分析。通過(guò)可重復(fù)較穩(wěn)定的定位方式，保證加工的每一個(gè)零件都在滿足圖紙的相關(guān)技術(shù)要求，產(chǎn)品可以及時(shí)交付。

關(guān)鍵詞：傳感器底座;工藝分析;夾具設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S951.4+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）08-0108-03

1? 工藝分析

在夾具設(shè)計(jì)方案確定之前，首先應(yīng)對(duì)零件圖進(jìn)行詳細(xì)的分析，根據(jù)圖紙相關(guān)技術(shù)要求，明確需要機(jī)加工區(qū)域，了解需加工零件的輪廓形狀及最大尺寸，確定零件是屬于回轉(zhuǎn)體、異形或箱體類零件，查看所有技術(shù)要求。

常規(guī)機(jī)加工過(guò)程中，通常集中工序，采用先開(kāi)粗加工，然后留適當(dāng)加工余量進(jìn)行精密加工。再者是先銑削加工面，在進(jìn)行各類孔的鉆削加工，尤其是“先銑削面然后加工孔”這樣的加工方式，能有有效的縮短機(jī)加工時(shí)間和保證產(chǎn)品加工過(guò)程中零件的尺寸穩(wěn)定性。

對(duì)圖1進(jìn)行分析，該零件為一款異形加工零件。加工重要尺寸分別為2-？準(zhǔn)6+0.01/0、？準(zhǔn)10+0.015/0、？準(zhǔn)20+0.021/0、2-？準(zhǔn)5.5+0.012/0等。滿足該零件的加工方式有多種，這里就列舉兩種工藝進(jìn)行比對(duì)：①需加工區(qū)域，每垂直Z軸的一個(gè)角度設(shè)計(jì)制作一套工裝，共需4套工裝即可;設(shè)備選用普通三軸立加進(jìn)行鉆銑加工就能完成該產(chǎn)品的加工;優(yōu)點(diǎn)是工裝制作簡(jiǎn)單，加工設(shè)備實(shí)惠;不足之處就是需要多次裝夾，增加了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和零件的加工誤差尺寸不合格概率及加工面壓傷概率的增加;②設(shè)備選用三軸立式加工中心帶四軸分度盤(pán)設(shè)備（這里簡(jiǎn)稱“四軸”），工裝僅需自制作一套，各加工角度通過(guò)四軸回轉(zhuǎn)來(lái)確定，裝夾僅需一次，即可完成一個(gè)零件的加工;優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，提高設(shè)備利用率和零件加工的尺寸穩(wěn)定性;不足之處就是工裝需要專業(yè)人員設(shè)計(jì)，采用設(shè)備的成本高于普通三軸立加設(shè)備。

2? 夾具設(shè)計(jì)

結(jié)合上述分析過(guò)程和生產(chǎn)交付需求，該零件決定采用“四軸”設(shè)備配專進(jìn)行加工。就目前本公司現(xiàn)有加工中心標(biāo)配的一些機(jī)構(gòu)，不能完全滿足我們目前所需要加工的這個(gè)零件，根據(jù)圖紙分析，我們需設(shè)計(jì)一套適合該零件的專用性?shī)A具，該夾具僅用于本文所述零件的加工。該零件共有四個(gè)面需要加工，均在不同的角度，考慮到需有效提高設(shè)備的利用率和降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，特需設(shè)計(jì)一套專用夾具買(mǎi)滿足該產(chǎn)品的加工。

專用夾具的主要優(yōu)點(diǎn)是在加工過(guò)程中，能有效的降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提升加工效率、保證加工穩(wěn)定性和零件加工精度的有效控制;生產(chǎn)過(guò)程中它能有效地降低工作時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、并獲得較高的加工精度。

結(jié)合產(chǎn)品三維模型（圖2），左圖綠色部分為需加工區(qū)域，右圖為鑄造產(chǎn)品毛坯圖?；趭A具設(shè)計(jì)的六點(diǎn)定位原理，一個(gè)支撐可以消除相應(yīng)的一個(gè)自由度，即x、y、z三個(gè)方向的平移自由度和回轉(zhuǎn)自由度。為方便產(chǎn)品的裝夾效率，設(shè)計(jì)的工裝一點(diǎn)要便于操作人員好裝好拆。

該工裝采用一出一加工方式，產(chǎn)品通過(guò)一次裝夾即可完成該零件所需加工區(qū)域的全部加工。OP10通過(guò)圖示2-？準(zhǔn)6+0.01/0鑄造預(yù)留毛坯孔，利用兩浮動(dòng)定位銷進(jìn)行定位，限制零件繞X、Y移動(dòng)和繞Z方向的回轉(zhuǎn)，？準(zhǔn)5.2孔外圓面毛坯仿形支撐和2-M5*0.8底面支撐，既三點(diǎn)定一面原理，限制零件繞X、Y回轉(zhuǎn)和沿Z移動(dòng);OP20采用OP10加工完成的2-？準(zhǔn)5.5（+0.018/0）孔定位，既一固定圓柱銷和一固定菱形銷，限制零件繞X、Y移動(dòng)和繞Z方向的回轉(zhuǎn)，采用已加工2-？準(zhǔn)5.5（+0.018/0）孔端面和？準(zhǔn)5.2孔與零件夾角處平面進(jìn)行定位，同既三點(diǎn)定一面原理，限制零件繞X、Y回轉(zhuǎn)和沿Z移動(dòng)。應(yīng)用夾具如圖3。

3? 刀具選擇

在加工鑄鋁過(guò)程中，刀具的磨損其實(shí)相對(duì)于普通碳鋼而言是相當(dāng)小的，但是鑄鋁粘度比較高，只要切削溫度過(guò)高，刀具沒(méi)有及時(shí)冷卻，那么加工零件就極有可能因刀具粘刀問(wèn)題導(dǎo)致在加工零件報(bào)廢和刀具損壞。為避免這些問(wèn)題的發(fā)生，在選擇刀具時(shí)需根據(jù)被加工材質(zhì)選著相應(yīng)合適的刀具，這里不是說(shuō)其他的刀具不能用于鑄鋁的切削，只是讓根據(jù)針對(duì)性的工具去加工相應(yīng)拆料零件，這樣更易于零件加工過(guò)程的穩(wěn)定性和質(zhì)量可靠性。

其實(shí)單單是靠選著刀具還不是很穩(wěn)妥，還需根據(jù)相應(yīng)刀具供應(yīng)商提供的刀具最大線速度（Vc）計(jì)算相匹配的切削參數(shù)。根據(jù)公式Vc=（π*S*D）/1000，Vc ：線速度 （m/min），π：圓周率（3.14），D：刀具直徑（mm），S：轉(zhuǎn)速（r/min）。

本文所述零件較小，這里采用供應(yīng)商提供的直徑為Φ12mm的三刃鋁用切削銑刀，刀具最大線速度為 Vc =220m/min，為使零件在加工過(guò)程中相對(duì)的穩(wěn)定，不至于高頻率的更換刀具，我們不能已供應(yīng)商提供最大線速度去進(jìn)行切削，這樣只會(huì)增加刀具的磨損速度，所以保守起見(jiàn)我們實(shí)際應(yīng)用Vc=160m/min，根據(jù) 單據(jù)實(shí)際應(yīng)用 參數(shù)帶入Vc=πSD/1000計(jì)算 ，160=π*S*12/1000，S=1000*160/π*12，求得S≈4246r/min。

切削進(jìn)給的計(jì)算公式式為：F=S*Z*Fz ，F(xiàn)：進(jìn)給量 （mm/min），S：轉(zhuǎn)速（rpm），Z：刃數(shù)，F(xiàn)z：（實(shí)際每刃進(jìn)給）。

根據(jù)上述選用的？準(zhǔn)12mm鋁用三刃切削立銑刀求得的轉(zhuǎn)速S=4246r/min，這里軸向加工切削深度以1.5mm計(jì)算，徑向切削量為0.06mm/Fz，帶入公式：F=S*Z*Fz ，F(xiàn)=S*Z*Fz，F(xiàn)=4246*3*0.06，F(xiàn)≈764mm/min。

結(jié)合上述刀具切削參數(shù)相關(guān)轉(zhuǎn)速、吃刀量和進(jìn)給速度計(jì)算的相關(guān)結(jié)果，根據(jù)加工順序排列，依次對(duì)每把刀具的切削轉(zhuǎn)速和切削進(jìn)給進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1。

4? 走刀路徑

在銑削零件外輪廓時(shí)，立銑刀通常采用側(cè)刃進(jìn)行切削，在銑刀切入零件時(shí)，盡量避免沿零件外輪廓法向直接切入，這樣可能會(huì)導(dǎo)致刀具磨損較快，零件輪廓也常會(huì)產(chǎn)生明顯接刀痕;為避免這樣的問(wèn)題產(chǎn)生，沿切入方向離毛坯距離應(yīng)最少預(yù)留2mm左右安全間隙，采用圓弧切入切出，切入切出點(diǎn)最好是重疊0.5mm左右，這樣就可以避免接刀痕。在切削零件過(guò)程中，應(yīng)最大限度的縮短刀具走刀路徑，減少不必要的空跑切削路徑;編寫(xiě)的加工程序應(yīng)采用較少字節(jié)，簡(jiǎn)單明了;這樣才能在量產(chǎn)過(guò)程節(jié)省時(shí)間，減少不必要的浪費(fèi)，前提是一定要保證能把零件按技術(shù)要求加工出來(lái)，不能一味的追求效率放棄品質(zhì)。圖4是基于專用工裝，通過(guò)CIMCOEdit5軟件進(jìn)行了相關(guān)路徑仿真。

5? 總結(jié)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，產(chǎn)品的迭代速度越來(lái)越快，同時(shí)對(duì)加工零件的質(zhì)量和交付周期要求更是嚴(yán)苛。通過(guò)本文敘述夾具應(yīng)用及工藝的實(shí)際應(yīng)用，滿足了該零件日常交付需求，也使加工過(guò)程的產(chǎn)品品質(zhì)得到了有效穩(wěn)控制，避免了因多次裝夾導(dǎo)致的零件累計(jì)誤差產(chǎn)生，降低了因刀具磨損等問(wèn)題導(dǎo)致的停工停產(chǎn)等問(wèn)題。

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