一種殼體類零件的加工優化方法

牛雪平　陶衛軍　周春華

摘? 要： 本文針對某型殼體零件在加工過程中加工工藝路線安排進行優化，基于A軸設計并制造了專用夾具，減少了零件的工序設置，有效地縮短 了零件的加工周期，并提高了加工質量。同時，深刻分析了該殼體零件因表面質量差需要鉗工打磨返修現象發生的原因，并從工藝路線設置、數控程序 優化、零件防護等多個方面指定了相關措施，有效的提高了零件一次交檢合格率。

關鍵詞： 專用夾具;工藝路線設置;程序優化;零件防護

1 背景

該殼體零件生產批量較大，為了按節點完成保質保量完成交付，需 要對零件工藝路線進行梳理，并針對各個環節做到按需優化。同時針對殼 體類零件因表面質量粗糙，不滿足要求被顧客代表要求全部清查返修的事 實，進行相應優化。項目擬從優化裝夾、去鉗工化、防護等方面著手，最 終保證能有效縮短零件加工周期、并顯著提高加工表面質量。

2 加工工藝路線梳理

殼體類零件加工工藝路線主要如下：銑內腔—鉆鉸孔—去毛刺、銼 修、打磨、攻絲—總檢—陽極化—擴孔、攻絲—入庫。整體工藝路線安排 簡潔，然而在鉆鉸孔工序內部又細分為4個工步，雖然每個工步的加工內 容較少，但依舊需要5次裝夾才能完成該工序全部內容，多次裝夾拖慢了 加工的整體節奏，結合該零件交付出現的主要問題：側壁表面刀紋明顯， 鉗工銼修作業粗糙。針對各種出現的情形具體問題具體分析。（ 1 ）鉆鉸 孔工序工位較多：①主要由于零件各個側面都需要鉆孔，所以需要設置 相應工位;（ 2 ）側壁表面刀紋明顯：①刀具選擇不恰當，切削參數不合 理;（ 3 ）鉗工作業粗糙：①零件本身較小，需要銼修處為R1.5圓角，存在 加工困難;②工人質量意識較差。（ 4 ）加工周期長：①因表面質量問題 導致反復返修，延誤交付;②鉗工工序內容較多，鉗工人力不足導致生產 安排滯后。通過對各類問題進行具體分析原因，為后期的整體工藝方法優 化指明方向，殼體零件加工需要在裝夾方法優化、去鉗工化、及防護等幾 個方面進行攻關。

3 裝夾方法優化

10工序銑內腔利用平口鉗夾持銑削，夾持剛性較好，操作簡便，不 需要進行優化。 20工序鉆鉸孔需要進行5次裝夾才能完成所有工序內容， 在裝夾上需要耗費較多的時間，所以需要對該工序裝夾方式進行優化。優 化前：第一次裝夾需要利用虎鉗夾持銑削10工序銑內腔夾持部分，由于 零件壁厚較薄，所以施加壓緊力大小比較關鍵，力量太大容易使零件發生 變形，力量太小會導致狀態不穩定;第二次裝夾利用“兩孔一面”定位方 式，加工大面上下限、孔;第三到五次裝夾均采用“兩孔一面”定位方 式，分別加工殼體三個側面上孔、其他內容。優化后：設計出一套“交換 托板式雙工位旋轉夾具”。利用該夾具實現了一套工裝、兩次裝夾完成20 工序全部加工內容，加工效率顯著提高。

旋轉夾具如圖1所示，主要由基體與可交換托板×4，定位銷，部分標準件組成。基體沿周共4處大面，每個大面均有2個高精度孔，通過定位銷 實現托板與基體精確定位， 3個螺紋孔，通過穿螺釘將托板緊固。在基體 大面上，基體上一次最多可以安裝4塊托板。

托板如圖2所示，托板上設置兩個工位，一次放置兩件殼體，利用自制 空心定位銷實現托板與殼體精確定位，再將螺釘從托板底部穿過空心定位 銷連接到殼體上實現通反向拉緊固定。效果：實現了20工序加工內容最大 程度集成化，由5個工位縮減為2個工位、避免了多次裝夾，極大縮短了零 件加工周期，并且減少裝夾次數能降低零件因裝夾導致的表面劃傷概率。

4 數控程序優化

（ 1 ）針對輪廓側面銑削后表面質量較差，利用φ 12硬質合金銑刀代替 普通銑刀，并根據切削情況對加工參數做了一些優化，銑削后表面光度較 好。（ 2 ）針對外形輪廓有一處R1.5內圓角， 前期銑刀φ4銑刀加工， 再由鉗 工銼修完成。該處因鉗工銼修后表面質量較差，導致零件多批次返修。優化 后利用φ4銑刀加工， φ3定制銑刀精銑去殘留，不再需要鉗工銼修該處。

5 殼體加工去鉗工化

殼體的鉗工作業內容較多，主要分為以下幾個部分內容，包括去毛 刺、銼修打磨、攻絲、沉孔锪窩、打批次號順序號等內容。通過“結合 vericut反向技術實現基于模型的數控去毛刺方法研究與應用”，“基于華 中數控、 fanuc數控系統自動刻批次、順序號技術研究應用”，“剛性攻絲 技術”實現了去毛刺，攻絲、沉孔锪窩、打批次號順序號等鉗工內容的數 控化。

6 殼體零件防護管理

前期未針對殼體零件進行專門的防護措施，零件加工完成后僅要求 整齊擺放在零件盒當中即可，零件與零件之間沒有隔離，導致表面容易發 生磕碰傷現象。現根據殼體尺寸定制了相應的透明塑料防護盒，零件銑削 完成后需放置在專用清洗液中清洗干凈并晾干后，放入定制防護盒的格子 內，最后放入零件盒中，保證了殼體表面不出現損傷。

7 總結

通過對該殼體整體加工工藝方法從裝夾、程序、防護等多方面進行 優化，基本實現全去鉗工化，有效縮短了殼體零件的加工周期，以往只能 實現并且加工質量穩定可靠。以現場實際為例，改善前加工周期為8個多 月，改善后加工周期17天。目前按照加工單元模式加工，能實現日產量 > 20件，月產量 > 500件，效率提升明顯。

參考文獻：

[1]彭青.淺談數控加工的工藝設計原則及方法研究[J].教學考試，2017，（26）：11.

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