薄板类零件加工工艺论文

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1问题提出

传统方式采用加工中心综合加工成型，单个零件分多序进行。毛坯选用尺寸为8mm×20mm×80mm的铝条，采用精密平口虎钳进行装夹。先进行正面外轮廓、以及螺纹、腰形槽与倒角等特征的加工，然后倒面装夹，铣平面及各倒角加工，保证厚度要求。最后竖直夹持工件，加工侧面M3螺纹孔。通过加工实践发现，在传统的加工过程中，存在很多弊端：①下料占用人力及设备。虽然相同规格的铝条可以在市场买到，但是需要自己下料保证长度，如果工件量大，则需要专人专机下料供应，占用设备和人力。②毛坯的利用率低。为了保证尺寸也便于装夹，选用材料厚度大于要求尺寸，造成材料利用率低。③单件工时长。由于每序中工步较多而每个工步加工时间又较短，需要机床频繁换刀，占用大量工时造成加工效率及设备利用率低。④操作人员劳动强度大。单件加工时间短，需要频繁装夹，每名操作者仅能操作一台设备，处于频繁装夹过程中，占用大量人力。⑤装夹易变形且尺寸不容易保证，废品率高。因为薄板类零件刚性差，倒面装夹容易夹伤、变形；平口钳铝屑不易清理，极易造成装夹不正，从而无法保证形位公差及尺寸要求。间接提升了对操作者的要求，也加大了生产成本。

2加工工艺设计

由于传统加工方法有以上缺陷，车间对开关支架的加工工艺进行了改进。本文拟采用单序多件的加工方法，通过对工件进行分析，对加工工艺过程进行创新设计，设计了专用夹具，采用单序多件的加工方式，稳定了工件质量，大大提高了加工效率和毛坯的使用率，减轻了操作人员的劳动强度，大大降低了生产成本。考虑到工件的技术要求和批量要求，在毛坯选择、工序安排、夹具设计和切削轨迹等方面都进行了优化。

2.1工艺流程

2.1.1毛坯选择

由于开关支架的上下底面都有较高的表面质量要求，因此选择表面质量较高，尺寸精准的轧制铝合金拉丝覆膜板料作为毛坯，尺寸为300mm×180mm×5mm。这样，可以直接保证较高的表面质量和符合图纸要求的厚度尺寸，免去上下底面的铣加工；毛坯可以选择由供应商直接供应，减少了自身下料所需的人力和设备。

2.1.2工艺孔加工

在毛坯左右两侧，加工销孔，作为一序和二序加工的公共基准。在毛坯的上下两侧加工8个通孔，通过该通孔，采用螺纹夹紧的方式装夹工件。

2.1.3反面加工中心综合加工

反面及对应侧立面加工采用单序多件的加工方法，同时，外轮廓侧立面采用不完全加工的方式，即侧立面单边预留0.2mm的余量，铣削到2mm的深度，一个毛坯上铣削多个工件，工件与工件之间通过剩余材料相连。另外，腰型槽和反面两个棱边的倒角也在该序加工到位。M3螺纹孔的倒角，也在本序中加工，以避免先加工完螺纹掉面倒角时螺纹牙形损坏。

2.1.4正面加工中心综合加工

调面加工，以两个销孔定位，采用螺纹夹紧；铣削上下侧立面保证75mm尺寸要求。程序M00暂停，用自制压板压紧，铣削左右侧立面保证16mm尺寸，棱边倒角，钻M3螺纹孔到尺寸。

2.1.5侧立面M3螺纹加工

采用专用夹具，每次多件装夹，单序完成多件加工。节省装夹和换刀时间。

2.2工件装夹

因为采用薄板毛坯，为避免装夹变形，我们采用压板压紧方式，夹具选用自制平板，既能保证夹紧力又能保证加工精度。采用销孔定位，很好地保证了调面加工时定位精度。压板的设计，既能保证铣削加工时有足够的夹紧力，也有效地避开了侧壁加工时刀具的干涉问题，装夹方便。

2.3程序规划

以FANUCOi系统为例，在程序每次运行到需要换夹具之前，加入M00指令，程序运行到M00后暂停，操作者在工件位置不动的状态下完成下一步装夹，在装夹完成后按循环启动，则自动进入到下一序的加工中。这样只需要一个程序就可完成整个零件多序的加工且避免装夹过程中定位误差的产生。

3工艺对比

经过一段时间的加工生产，车间对新工艺和传统工艺在工时、人工成本等方面进行对比分析。其中，工件单件辅助时间和换刀时间大大降低，这样工人的工作强度就会大大降低，改善了工人的工作条件；毛坯使用率大大提高，直接降低了工件成本；机床使用率大大提高，充分发挥了数控机床的优势；工件合格率也有所提高，提高了工厂的声誉。另外，在新工艺中工人只需装夹四次就可完成24个或者更多零件的加工，较传统工艺每件3次的装夹方便很多，大大降低了工人的劳动强度；由于连续加工时间变长，也使通过采用一人看护多机来进一步降低成本成为可能。经过财务人员测算，工艺改进后，直接和间接的成本节约达到70%。

4结语

本文以车间某小型薄板类零件为例，对工艺进行创新设计，通过实际生产的验证，该方法在多个方面都有较好的效果，如降低了单件工时、降低了工人的劳动强度，提高了毛坯使用率和机床的使用率，大大降低了工件的综合成本。另外，在一个完整的加工过程中，工人辅助装夹时间共为7min，机床加工时间为1小时35分钟，大大节约了人力，为工人控制多台设备提供了可能；新工艺装夹简单，技术要求较低，降低了对工人的技术要求，以上都为进一步优化整个车间工艺及布局提供了可能。

作者:许超 赵华 单位:天津机电职业技术学院产学研中心