薄壁零件隔墻的高效加工工藝

趙文娟，曹連靜，王新虎，董翔

中國電子科技集團第五十五研究所 江蘇南京 210016

1 序言

隔墻因其結構變化靈活且便于裝配使用，被廣泛應用于各種類型的器件盒體內。隔墻結構尺寸如圖1所示，其外形開放，壁厚小，結構強度不高，加工過程中容易產生生變形，尺寸間的相互位置精度不易控制。隔墻的加工過去主要依賴普通銑床和線切割，并配合少量數控銑削加工，產品質量不穩定，生產效率低，操作人員的勞動強度高。

圖1 隔墻結構尺寸

2 原工藝方案

2.1 主要工序

（1）銑工序 銑六面。

（2）數控銑削 以銑好的外形定位，銑隔墻正反面的臺階及槽成形，在隔墻通腔處每個腔內定心一個穿絲孔。

（3）鉗工序 制作穿絲孔。

（4）線切割 以銑好的外形定位，多次穿絲完成隔墻外形和通腔的切割加工。

2.2 存在的問題

1）尺寸精度與一致性不易控制。原工藝方案中影響成品最終尺寸的加工步驟分散在多個工序之中，定位裝夾的次數較多，尺寸一致性和相互位置精度不易控制。隔墻的厚度及外形幾何公差由銑工序保證，由于數控銑削及線切割的定位基準同為銑削后初坯的外形四邊，所以初坯的質量直接影響后面工序的加工精度。初坯的外形平行度和垂直度偏差將直接復現在后續加工中，在數控銑削和線切割工序中尺寸偏差還將逐漸累積。

在銑床加工初坯的過程中，零件需要進行多次裝夾，定位誤差將直接反映到加工零件的尺寸精度上。初坯外形精度與銑床操作人員的技術水平密切相關。此外，多次裝夾、分批加工而成的外形一致性也較差。

在實際生產過程中，還時常發生不同工序加工的外形尺寸相互位置精度不高的質量問題。

2）生產效率不高，勞動強度較大。單個毛坯生產單個零件，工藝路線長，生產效率不高，操作人員的勞動強度較大。同時每個毛坯都需要留有線切割裝夾余量，耗費大量材料。

線切割加工隔墻內外形時，以初坯的外形四邊作為定位基準，通常將一定數量的工件堆疊在一起同時進行加工，如果初坯外形不一致，將直接造成最終隔墻成品出現尺寸偏差。如果針對每個零件外形單獨制作夾具，分批加工，則又將耗費大量材料與工時。線切割加工通腔時需要多次穿絲，耗費大量時間，直接影響加工效率，同時又增加了操作人員的勞動強度。

3 優化后的工藝方案

3.1 單面有筋及槽的隔墻

（1）鉗工序 在毛坯料上制作安裝孔。

（2）數控銑削 用螺釘將毛坯料擰緊在底板上，銑削加工隔墻實體處厚度至成品尺寸，臺階成形，通腔成形，四周外形成形，隔墻實體四周局部留厚度0.05mm的連接點，連接點將隔墻實體與毛坯料連接。剪斷連接點即獲得隔墻成品。

3.2 兩面都有筋及槽的隔墻

（1）銑工序 毛坯料銑外形四邊。

（2）鉗工序 在毛坯料上制作安裝孔。

（3）數控銑削 用螺釘將毛坯料擰緊在底板上，銑外形四邊，正反面銑隔墻實體處厚度至成品尺寸，正反面臺階、通腔及槽成形。

（4）線切割 線切割隔墻外形至成品尺寸。

3.3 厚度4mm以上的隔墻

（1）銑工序 毛坯料銑外形兩邊。

（2）數控銑削 四周銑方，光平上表面，銑臺階與槽，夾正面外形四方銑反面外形四方，兩面外形四方可形成臺階。銑反面隔墻實體處至厚度尺寸，銑隔墻通腔及槽成形。

（3）線切割 以較大的外形四方定位，線切割隔墻外形至成品尺寸。

4 優化后工藝的主要特點

對于薄隔墻，特別是厚度在2mm以內的僅單面有筋槽的隔墻，改進后的工藝采取數控銑削一次成形的加工方法，工藝路線短，工序復合性高，只需一次裝夾定位即可完成主要加工過程，不存在重復定位，尺寸精度及相互之間的位置精度容易得到保證，產品的一致性好，操作人員的勞動強度低。數控銑削一次加工成形的隔墻實物如圖2所示。

圖2 數控銑削一次加工成形的隔墻實物

對于兩面有筋或槽的薄隔墻和厚隔墻，改進后的工藝中，隔墻的臺階、槽和通腔都由數控銑削完成加工，外形由線切割加工成形。圖3為厚度4mm以上的隔墻零件排布實物，零件以陣列的方式排布在單個毛坯上，數控銑削單次裝夾可完成多個零件的集中加工。改進后工藝的主要加工過程集中在數控銑削工序中，工序的復合性提高。尺寸精度、相互之間的位置精度及產品一致性得到提高。線切割定位基準為數控銑削加工所得的外形四邊，外形一致性較好。通腔由數控銑削加工成形，與其他實體間的相對位置精度提高。線切割無需多次穿絲，大幅提升了加工效率，減輕了操作人員的勞動強度。

圖3 厚度4mm以上的隔墻零件排布實物

5 優化后工藝方案的優勢

（1）生產效率提高 表1為隔墻加工工藝改進前后的工時對比，只計算主要工序時間，數據來源于數量＞200件的批量生產統計數據。原工藝工時并未計入線切割穿絲時間及工序間周轉用時。

表1 隔墻加工工藝改進前后的工時對比（單位：min）

（2）尺寸精度和一致性提高 對于僅單面有筋槽的薄隔墻，改進后的工藝采取數控銑削一次成形的加工方法，加工過程不存在重復定位，尺寸精度及相互之間的位置精度容易得到保證。對于兩面有筋或槽的薄隔墻和厚隔墻，改進后的工藝中隔墻的臺階、槽和通腔都由數控銑削完成加工，臺階、槽和通腔的尺寸精度及其相互之間的位置精度容易得到保證。線切割加工外形時的定位基準由數控銑削加工所得，可以獲得較好的幾何公差和尺寸精度，并能保證較好的一致性。采用改進后的工藝，隔墻的不合格率僅為原來的1/10。

（3）操作人員的勞動強度降低 改進后的工藝采取成批加工的方式，減少了操作人員裝夾零件的次數。需要大量人工操作的銑工序，在優化后的工藝中僅占很小的比例。采用原工藝時，在加工過程中線切割操作人員需要進行多次穿絲、繞絲等繁復的操作，勞動強度較大，工藝改進后線切割操作人員無需進行穿絲操作。薄隔墻無需線切割，厚隔墻線切割操作工時也僅為原來的30%左右。

6 結束語

優化后的隔墻加工工藝具有工藝路線短、工序復合性高的優點，主要加工過程集中在數控銑削工序中，線切割通腔無需多次穿絲，可顯著提高生產效率和質量穩定性，降低操作人員的勞動強度。

專家點評

該文介紹了薄壁零件隔墻的加工方法和原工藝中需要改進的地方，針對不同類型的隔墻，提出不同的優化工藝方案。新工藝采取數控銑削集中加工的方法，消除了初坯質量不穩定和線切割多次穿絲的弊端，顯著提高了生產效率。

文章的亮點是深入分析問題，注重過程、細節和實效，突出優化后工藝方案的優勢和特點，采取成批加工的方式，將主要加工過程集中在數控銑削工序中，縮短了工藝路線。