VMC1000L立加關鍵零件加工工藝分析

潘石群 陳攀 張小明

摘 ?要：該文按照VMC1000L立式加工中心設計和生產現狀，結合企業生產能力及生產目標任務，從機床關鍵零件加工難點和質量要求出發，以零件加工工藝路線規劃和專用加工設備配置、規范選用夾具及刀具、檢具等為重點對零件加工工藝方案進行系統分析和綜合優化，在完成生產任務的同時，也為其他量產機床的零件加工工藝方案編制提供參考。

關鍵詞：VMC1000L;加工工藝;關鍵零件;方案分析

中圖分類號：TH122 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

VMC1000L是海天精工為拓展國內外模具加工行業、中小型零件加工行業數控機床的市場份額，在原有臥式加工中心、龍門鏜銑床加工中心等五大系列機床產品基礎上，通過吸收國內外先進技術，研發的一種相較傳統框架結構立式加工中心而言具有更高剛性、穩定性和切削精度立式加工中心機床產品的首款機型。

在量產過程中，為提高生產效率，保證機床產品質量穩定，達成單生產線20臺機床/月的生產任務，從而按照底座、立柱、主軸箱、滑座、工作臺和電機座、軸承座、絲母座等關鍵零件的加工要求，對零件加工工藝方案進行系統研究和綜合優化，以實現機床關鍵零件的穩定供給。

1 工藝方案

工藝方案是根據產品設計要求、生產類型和企業的生產能力，提出工藝技術準備工作具體任務和措施的指導性文件。主要包括對產品結構工藝性的評價和工藝工作的內容以及產品的生產組織方式、工裝設計原則等。因VMC1000L立式加工中心的定位為大批量生產機型，因此其關鍵零件的生產組織方式為：鑄件毛坯廠外訂制、機械加工廠內完成，零件加工過程以采用專用工裝夾具為主。該文研究的主要內容為該機床的關鍵零件加工工藝方案。

2 關鍵零件加工難點及質量要求

零件的加工質量包括加工精度和表面質量。因VMC1000L立式加工中心關鍵零件精加工設備均為高精度數控加工中心，結合設計要求和生產實際，零件的表面質量易于保證，難點在加工精度的控制，特別是機加工過程中因受力或應力集中引起的變形控制。

同時，相關關鍵零件質量主要控制要求如下。

2.1 底座

線軌安裝面的直線度、扭曲以及兩線軌承靠面的平行度;線軌安裝面與電機座、尾端座安裝面的平行度;與立柱結合面與線軌安裝面的平行度。

2.2 立柱

線軌安裝面的直線度、扭曲以及兩線軌承靠面的平行度;線軌安裝面與電機座、尾端座安裝面的平行度;與底座結合面與線軌安裝面的垂直度。

2.3 主軸箱

主軸孔中心與端面的垂直度;箱體主軸孔中心與滑塊安裝面、承靠面的平行度;絲母座孔中心與滑塊安裝面、承靠面的平行度;絲母座孔中心與端面的垂直度。

2.4 滑座

線軌安裝面的直線度、扭曲以及兩線軌承靠面的平行度;滑塊安裝面與線軌安裝面的平行度、滑塊承靠面與線軌承靠面的垂直度;絲母安裝面與滑塊安裝面的垂直度。

2.5 工作臺

臺面的平面度、臺面與滑塊安裝面的平行度;滑塊安裝面與絲母座安裝面的平面度（共面）;滑塊承靠面、絲母座承靠面和基準“T”型槽的平行度。

2.6 電機座、軸承座、絲母座

各零件結合面及承靠面與孔中心的平行度以及各零件結合面與孔端面的垂直度、孔端面與孔中心的垂直度等。

3 零件加工工藝方案分析及優化

3.1 工藝路線規劃

工藝路線是描述物料加工、零部件裝配的操作順序的技術文件，是多個工序的序列。以單生產線20臺機床/月的產能分析，將粗、半精、精加工分離的工藝路線優化成粗、半精加工合并，讓零件從毛坯狀態直接上加工中心，按照以非主要面為裝置面加工主要面和有相對位置關系處先加工的原則，減少粗加工設備，減少從粗加工至半精加工之間零件的翻轉、周轉及運輸環節和裝夾頻次，實現工序集中，縮短工藝路線。優化后的零件加工工藝路線圖如圖1所示。

3.2 配置專用加工設備

3.2.1 單生產線關鍵零部件加工設備配置

以粗、半精加工合并為原則，按照單生產線20臺/月的產能核算、配置機床關鍵零件專用加工設備，單機關鍵零件加工設備和工時消耗情況見表1，單生產線關鍵零件加工設備使用情況見表2。

3.2.2 配置專用加工設備的優勢和不足

配置關鍵零件專用加工設備，優勢在于：實現專人專機，操作工作業熟練，零件的加工質量較容易保證，且零件種類少，單品生產效率大幅提高。不足在于：因零件毛坯供應不及時導致設備空閑或因設備故障導致零件加工不及時等延誤生產事件發生的概率將有所增加，且各零件不能并行加工，造成整機零件成套管理的難度有所增大，個別設備利用率降低。

3.3 夾具、刀具和檢具的規范使用

量產過程中，由于成套零件的數量和機加工設備的負荷相對穩定，為提高生產效率、降低加工成本、穩定零件質量，通常對于零件生產關聯的夾具、刀具和檢具使用有更高要求。

3.3.1 設計專用夾具，規范零件裝夾方式

根據關鍵零件的加工需求設計專用夾具或選用整體夾具，規范零件裝夾方式（如對于毛坯件及大件采用一擋一頂方式定位，對于小件采用一面兩銷方式定位），方便工裝夾具的安裝、管理，縮短每一加工工序零件裝夾和找正時間，提高生產效率。

3.3.2 規范加工刀具使用

選用剛性好、精度高、通用性強、性價比好的刀具，規范刀具使用，提高加工效率，降低成本，減少刀具種類。如選用高速面銑刀（刀片：8刃/片;切削參數：S=600，F=1200，ap=8）對底座、立柱、滑座、主軸箱等零件線軌安裝面進行粗、半精加工;選用三面刃立銑刀（刀片：8刃/片;切削參數：S=250，F=500，ap=6）對底座、立柱等零件契塊安裝槽的直槽進行加工;選用高速鉆（刀片：4刃/片;切削參數：S=2300，F=400）對主軸箱、工作臺等零件的沉孔進行加工。

3.3.3 定制專用檢具，穩定零件生產質量

檢具是一種檢測用平具，利用它可以快捷地檢驗工件的合格性。對于量產機床而言，定制關鍵零件加工專用檢具，有利于提高零件生產效率和質量，并在一定程度上減小零件返修率。如定制專用丁字型橋板（橋板上固定2個水平儀），對底座等機床大件的線軌安裝面直線度進行檢驗等，如圖2所示。

4 結論

該文從機床關鍵零件加工難點和質量要求出發，以零件加工工藝路線規劃和專用加工設備配置、規范選用夾具及刀具、檢具等為重點對VMC1000L立式加工中心的零件加工工藝方案進行系統分析和綜合優化。

對相關量產零件的加工工藝方案制定要點以及方案中零件加工質量的控制方法進行總結，從而在完成生產任務的同時，也為其他量產機床的零件加工工藝方案編制提供參考。

參考文獻

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