雕銑機(jī)限位擋塊零件的加工中心批量生產(chǎn)

建斌中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 李新

雕銑機(jī)限位擋塊零件的加工中心批量生產(chǎn)

建斌中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 李新

本文從雕銑機(jī)限位擋塊零件的批量生產(chǎn)出發(fā)，以加工質(zhì)量和效率為著力點(diǎn)，對(duì)比多種裝夾方式，設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易可行的夾具，很好地保證了零件的加工需求，對(duì)類似的產(chǎn)品加工在夾具裝夾設(shè)計(jì)方面有較好的借鑒作用。

一、前言

加工圖1所示的雕銑機(jī)限位擋塊零件，要求嚴(yán)格按照?qǐng)D紙保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，同時(shí)加工效率應(yīng)達(dá)到一臺(tái)加工中心每小時(shí)能完成12件合格產(chǎn)品。該限位擋塊應(yīng)用在雕銑機(jī)的X、Y軸的行程限位上，它主要起到行程限位的作用。產(chǎn)品毛坯大小為65mm×35mm×20mm，材料為鋁合金6060，單件體積不大，但加工要素很多，有凸臺(tái)、斜面和沉孔等。產(chǎn)品的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是非常嚴(yán)格的，必須達(dá)到10-0.15-0.05mm凸長(zhǎng)方塊、60±0.05mm長(zhǎng)度和6±0.05mm寬度的精度要求，其余尺寸公差按照GB/1804-m執(zhí)行，尺寸如有超差則為廢品。

圖1 限位擋塊應(yīng)用及加工圖樣

二、圖紙分析

該零件分正反面加工，有三個(gè)關(guān)鍵尺寸需要嚴(yán)格保證，分別是正面中間凸臺(tái)寬度6±0.05mm、總長(zhǎng)尺寸60±0.05mm及反面凸臺(tái)寬度10-0.05-0.15mm，其他尺寸按照GB/1804-m執(zhí)行，查公差表得知，其他尺寸精度范圍控制在±0.1mm是合理且較容易保證的。加工時(shí)注意工件的寬度方向（寬度尺寸35mm），兩側(cè)面是不用加工的，由毛坯保證，所有粗糙度要求為Ra6.3，控制好下刀參數(shù)，是較容易達(dá)到的。

三、裝夾方式選擇

1.臺(tái)虎鉗直接單個(gè)裝夾

工件在臺(tái)虎鉗上單個(gè)裝夾加工，先做反面（反面特征簡(jiǎn)單，可裝夾位較大），再做正面，加工質(zhì)量可以保證，但加工效率低下（單分中對(duì)刀就得進(jìn)行3次，其中反面加工分中對(duì)刀1次，正面加工分中對(duì)刀2次），需要頻繁地?fù)Q刀和裝拆工件，加工周期長(zhǎng)，1小時(shí)不可能完成12件合格零件加工，影響交貨期限，如圖2所示。

圖2 單個(gè)毛坯裝夾

2.在臺(tái)虎鉗上一次裝夾兩件工件

在臺(tái)虎鉗上一次裝夾兩件工件，加工效率比單個(gè)裝夾提升很多，但毛坯的裝夾不一定牢固，因?yàn)槊總€(gè)毛坯件在寬度方向的尺寸是不完全一樣的，開(kāi)料時(shí)允許±0.1mm尺寸變動(dòng)。例如，一個(gè)毛坯件寬度尺寸是34.98mm，另一個(gè)毛坯件寬度尺寸是34.90mm，兩個(gè)毛坯在寬度方向一起裝夾時(shí)，往往是一個(gè)毛坯裝夾得比較緊，而另一個(gè)則不夠緊，在開(kāi)粗過(guò)程中，裝夾不夠緊的毛坯由于震動(dòng)大，會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，進(jìn)而容易折斷銑刀，甚至毛坯直接從臺(tái)虎鉗上飛出來(lái)，不能100%保證加工的安全順暢性，如圖3所示。

圖3 一次裝夾兩件工件

3.簡(jiǎn)易夾具設(shè)計(jì)

利用斜楔夾緊原理進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)上運(yùn)用很廣泛，斜楔夾緊裝置不但夾緊力大、可調(diào)而且能自鎖（特殊需要時(shí)可靈活運(yùn)用）。限位擋塊的加工過(guò)程中，考慮設(shè)計(jì)一款斜楔夾緊裝置，一次裝夾四件毛坯，夾具設(shè)計(jì)如圖4、圖5和圖6所示。

該夾具夾緊力可靠，夾緊力的大小可通過(guò)上面的螺栓調(diào)節(jié)，即使毛坯在寬度方向存在明顯的尺寸變動(dòng)也能很好地夾緊。在加工過(guò)程中不會(huì)由于震動(dòng)導(dǎo)致毛坯松動(dòng)，因?yàn)樾眽K是往兩邊撐開(kāi)的，如圖6、圖7所示。該斜楔的設(shè)計(jì)角度為13°，夾緊力一般，但可以完全達(dá)到夾緊鋁毛坯的加工需要，不考慮自鎖，因?yàn)椴捎米枣i角度的話，加工完成后松開(kāi)螺栓時(shí)，斜塊不能自動(dòng)松開(kāi)，產(chǎn)品拿取麻煩。

圖4 夾具正面

圖5 夾具反面

圖6 夾具結(jié)構(gòu)拆解

使用該夾具加工零件品質(zhì)可靠，能精準(zhǔn)保證尺寸，一次加工四件，加工效率高，在加工中心上1小時(shí)可加工12～16件合格產(chǎn)品，夾具裝夾加工效果如圖8、圖9所示。

圖7 斜楔貼合示意圖

圖8 毛坯裝夾

圖9 零件加工完成

四、產(chǎn)品加工

1.加工步驟

（1）加工反面。進(jìn)行面銑，對(duì)刀時(shí)可設(shè)置毛坯頂面為Z0.5mm，方便計(jì)數(shù)；銑削兩端面，保證長(zhǎng)度尺寸60±0.05mm，同時(shí)銑深16mm（工件總高15.5mm，多銑削0.5mm便于反面加工時(shí)不留飛邊）；加工凸臺(tái)，注意該凸臺(tái)尺寸10-0.05-0.15mm，凸臺(tái)上的兩個(gè)φ5.5mm的孔，留待正面加工。

（2）加工正面。進(jìn)行面銑，保證總高15.5mm，裝夾時(shí)一定要敲緊；加工兩凸臺(tái)，留意中間凸臺(tái)尺寸6±0.05mm；加工斜面用平銑刀，直接精加工；沉頭孔加工采用沉頭鉆，可一次加工完成，提高加工效率。

2.加工工藝卡

加工工藝卡如表所示。

3.加工過(guò)程

（1）安裝夾具、裝夾毛坯。把夾具放在臺(tái)虎鉗上，夾具的底面兩側(cè)各有一個(gè)臺(tái)階，壓緊在虎鉗葉片上，然后敲緊夾穩(wěn)。把毛坯逐個(gè)放上加工位，輕輕敲緊，然后用六角匙鎖緊螺栓，如圖10、圖11所示。

圖10 夾具安裝

表 加工工藝卡

圖11 毛坯裝夾

（2）分中對(duì)刀。夾具中間有個(gè)凸臺(tái)，如圖12所示，這個(gè)凸臺(tái)是專門用來(lái)對(duì)刀使用的，設(shè)計(jì)這個(gè)凸臺(tái)的目的是保持基準(zhǔn)統(tǒng)一。以?shī)A具的中間凸臺(tái)中心為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，正反面加工一樣，所以反面是不用再一次分中的，簡(jiǎn)化了操作流程，如圖13所示，中間凸臺(tái)上表面與Z軸對(duì)刀，凸臺(tái)頂面離裝夾工件的底面高度是5mm，這個(gè)高度是固定的，所以多把刀的Z軸方向?qū)Φ毒刹捎猛古_(tái)頂面為對(duì)刀位，對(duì)刀時(shí)，根據(jù)底面高度數(shù)據(jù)，做相應(yīng)的簡(jiǎn)單加減計(jì)算即可。

圖12 夾具中間凸臺(tái)

（3）反面面銑。先加工反面，原因在于反面只有一個(gè)凸臺(tái)，高度為2.5mm，其他地方平面特征范圍大，翻轉(zhuǎn)加工時(shí)作為底面裝夾接觸面積大，夾緊力稍大也不會(huì)變形。反面面銑時(shí)，設(shè)置毛坯頂面為Z0.5mm，分粗精加工，保證光潔度，加工結(jié)果如圖14所示。

圖14 面銑加工完成

圖15 毛坯放置示意圖

（4）外形銑削保證總長(zhǎng)。本例中工件的總長(zhǎng)為60±0.05mm，毛坯的長(zhǎng)度尺寸為63mm，去除的余量總共有3mm，在編程繪圖時(shí)，工件的實(shí)際輪廓邊距離中間凸臺(tái)邊2mm，如圖15所示，即看作毛坯左邊加工余量1mm，右邊加工余量2mm。銑削的深度為工件的總高加上0.5mm，即16mm，同樣使用φ16mm平銑刀，分粗精加工，精加工時(shí)采用順銑，如圖16所示。

（5）反面凸臺(tái)加工。反面凸臺(tái)尺寸要求為10-0.05-0.15mm，加工時(shí)要嚴(yán)格保證該尺寸，盡量把尺寸精度控制在上下偏差的中間，即9.9mm；凸臺(tái)上有兩個(gè)φ5.5mm的孔，這兩個(gè)孔放在后面跟沉孔一起加工，保證沉頭孔的同軸度，加工效果如圖17所示。

圖16 長(zhǎng)度尺寸保證

圖17 反面凸臺(tái)加工

（6）正面面銑保證總高。反面加工完成后，拆下工件，用刮刀去毛刺，然后靠邊用銅棒敲緊裝夾，如圖18所示，此處一定要敲緊，特別是高度方向，否則最后加工出來(lái)的產(chǎn)品在高度尺寸上會(huì)有偏差，甚至超差。正面加工時(shí)，不用重新分中，跟反面采用同一基準(zhǔn)，但繪圖編程時(shí)，工件的擺放位置要做一些調(diào)整，如圖19所示。Z軸對(duì)刀時(shí)，直接在凸臺(tái)上對(duì)刀，根據(jù)凸臺(tái)頂面離工件底面距離5mm做相應(yīng)調(diào)整，加工效果圖如圖20所示。

圖18 正面裝夾工件

圖19 工件正面裝夾編程定位圖

（7）正面凸臺(tái)加工。正面凸臺(tái)的加工分兩步走，第一步是銑削凸臺(tái)外形特征，如圖21所示，包括挖槽粗加工及外形銑削精加工，其中中間凸臺(tái)尺寸6±0.05mm需要嚴(yán)格保證，其他尺寸精度控制在±0.1mm；第二步是兩個(gè)凸臺(tái)斜面加工，如圖22所示，該斜面加工采用平行銑削刀路，不進(jìn)行開(kāi)粗，直接精加工，注意下刀方式是從底向上。如果從頂向下的話，刀具又不夠鋒利，斜面上會(huì)產(chǎn)生層疊毛刺，如圖23所示。

圖20 工件正面面銑

圖21 正面凸臺(tái)外形特征

圖22 斜面加工完成

圖23 斜面不同的下刀點(diǎn)選擇

（8）沉頭孔加工（效果如圖24所示）。工件上的沉頭孔是用來(lái)安放M5螺栓的，尺寸精度要求是±0.1mm，容易保證。平常的加工工藝是先鉆中心孔，然后用φ5.5mm的鉆頭鉆通孔，最后采用φ8mm的銑刀銑沉頭，而企業(yè)生產(chǎn)考慮更多的是加工效率，可采用跟沉頭孔相匹配的沉頭鉆一次鉆削完成，沉頭鉆可用φ10的鉆頭磨削成型，如圖25所示，加工時(shí)注意用深度尺測(cè)量好φ5.5鉆嘴尖到φ10鉆嘴平底處的距離h，如圖26所示，進(jìn)而確定好鉆削的深度值（鉆削深度值H=h+6，其中“6”是沉孔深度值）。

圖24 沉孔加工完成

圖25 沉頭鉆

圖26 測(cè)量距離h

圖27 零件加工完成

（9）零件加工完成（效果如圖27所示）。沉頭孔加工完成后，完成了所有的加工步驟，拆卸工件，用氣槍吹凈夾具及工件，然后用刮刀去除表面毛刺，檢測(cè)相關(guān)尺寸及表面光潔度，如各項(xiàng)指標(biāo)均合格，則繼續(xù)批量加工。

五、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)雕銑機(jī)限位擋塊零件的批量生產(chǎn)，本夾具的設(shè)計(jì)很好地解決了其加工質(zhì)量及效率問(wèn)題，在效率這一點(diǎn)上，如果需要更高的生產(chǎn)時(shí)效，可以把夾具設(shè)計(jì)成一模出8件，甚至一模出16件，滿足不同的加工需求。在加工類似特征的零件時(shí)，特別是對(duì)于零件翻轉(zhuǎn)加工時(shí)不方便分中的情況（使用該夾具在零件翻轉(zhuǎn)加工時(shí)不用再一次分中，因?yàn)楣ぜ鴺?biāo)系原點(diǎn)固定不變），該夾具的設(shè)計(jì)具有很好的借鑒作用。