帶散熱筋殼體類零件加工工藝研究

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,通過加工中心的集中加工來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)。