不規(guī)則鈑金件加工

胡宏亮 劉瑞然 賈智敏 韓 微

(齊齊哈爾北方機(jī)器有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161000)

鈑金件在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，時(shí)常有一些特殊的產(chǎn)品難以加工。圖1所示鋼板零件為彎形后進(jìn)行熱處理，最后機(jī)加工定尺寸，大批量生產(chǎn)。

1 難點(diǎn)分析及解決方案

1.1 尺寸難以加工和檢驗(yàn)

設(shè)計(jì)者之所以采取這種方式表示產(chǎn)品，主要是依據(jù)零件在裝配焊接結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位置關(guān)系。圖1中關(guān)鍵設(shè)計(jì)尺寸為空間尺寸450 mm及154 mm，且兩端面與大平面有6°24'角度，且在下端圓弧內(nèi)側(cè)面有一高為30 mm的斜面。此圖尺寸有利于裝配，符合設(shè)計(jì)意圖，但是在機(jī)械加工過程中無論是劃線、機(jī)械加工，還是成品檢驗(yàn)都有很大的難度。且在彎形R208 mm過程中，存在一定的偏差，導(dǎo)致劃線和測量時(shí)450 mm和154 mm難以同時(shí)保證。

通過分析，產(chǎn)品圖中的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)并不適合工藝的要求，因而需在加工過程中將產(chǎn)品圖設(shè)計(jì)尺寸轉(zhuǎn)化為工藝尺寸。產(chǎn)品圖為確定裝配相互位置時(shí)的尺寸，不利于機(jī)加工時(shí)劃線、加工和測量。為此，采取將工件放平，通過尺寸轉(zhuǎn)換，將設(shè)計(jì)尺寸變?yōu)楣に嚦叽?。此方法理論上完全正確，通過兩種方式對比實(shí)驗(yàn)，機(jī)加工過程中使用工藝尺寸結(jié)果完全符合產(chǎn)品圖設(shè)計(jì)尺寸要求。工藝尺寸如圖2所示。

1.2 折彎及熱處理變形

折彎R208 mm并進(jìn)行熱處理后，由于圓弧R208 mm內(nèi)應(yīng)力釋放，除折彎過程中產(chǎn)生的誤差外也產(chǎn)生一定的偏差，從而導(dǎo)致在劃線和測量時(shí)設(shè)計(jì)所要求的最關(guān)鍵尺寸450 mm和154 mm難以同時(shí)保證。通過分析，采取的工藝措施為除齒形缺口氣割定寸端留有拉筋外，其余3邊均留機(jī)加工量2～4 mm;然后通過劃線，校驗(yàn)彎形R208 mm偏差情況，并通過劃線找正，確定產(chǎn)品圖上端面位置，即通過劃線確定關(guān)鍵尺寸450 mm和154 mm。經(jīng)實(shí)踐證明，這種下料留量、劃線找正的方法對解決由于彎形誤差而導(dǎo)致的關(guān)鍵尺寸難以同時(shí)保證有很好的矯正作用。

1.3 加工方式的選擇

在選擇加工方式時(shí)，我們先后考慮過刨床、鏜床和插床加工。產(chǎn)品圖中工件下端為在R208 mm圓弧上氣割出齒形缺口，直接定寸導(dǎo)致彎形難以進(jìn)行，因此采取了在外沿增加拉筋的方式。在下端面定寸過程中造成了機(jī)加工時(shí)為斷續(xù)加工，且裝夾找正都很困難。而且，經(jīng)熱處理的材料加工也較困難。比較3種加工方式:

使用刨床加工，斜面尺寸在圓弧R208 mm一端，角度難以保證;且各個(gè)工件彎形情況不一，采用的龍門刨床一次只加工一件，造成極大的浪費(fèi)。

使用鏜床加工，因?yàn)辇X形缺口和拉筋的存在，導(dǎo)致加工時(shí)變形太大;且定位基準(zhǔn)為端面，通過底面大平面找正，加工斜面和端面角度需要多次旋轉(zhuǎn)工作臺面，加工時(shí)存在很大的困難。

最終確定的方法為采用插床B5100加工，此機(jī)床行程為1 000 mm，可滿足使用要求。且插削加工時(shí)工件受力方向垂直于齒形缺口，使得變形很小。劃線后需要先進(jìn)行倒角加工，使得端面厚度僅為2 mm，端面定位找正困難。為此，采取設(shè)計(jì)工裝夾具的方法簡化機(jī)加工和劃線，采取大平面定位裝夾，設(shè)計(jì)對刀樣板，從而保證了加工質(zhì)量。設(shè)計(jì)的插床夾具如圖3。

設(shè)計(jì)插床夾具后，劃線時(shí)按照工藝尺寸驗(yàn)證彎形誤差量，然后在彎形內(nèi)輪廓平面內(nèi)按工藝尺寸劃線，就可以保證產(chǎn)品圖尺寸要求，降低了勞動強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。插床工人使用夾具后，裝夾方便，能夠保證產(chǎn)品圖尺寸，檢驗(yàn)時(shí)也可以在夾具上直接測量450 mm及所有角度，提高了檢驗(yàn)質(zhì)量和效率。

2 加工方案的確定

對加工難點(diǎn)進(jìn)行分析和提出相關(guān)解決措施，為合格加工此不規(guī)則鈑金件奠定了良好的基礎(chǔ)。最后編制合理的冷熱加工工藝如下:

(1)下料鋼板尺寸為δ12 mm×530 mm×605 mm;

(2)調(diào)質(zhì)熱處理;

(3)劃線:劃線借料，劃兩端面線及倒角4－5×45°，劃上端端面線、沖壓找正線及沖點(diǎn)(為沖壓留量2～4 mm);

(4)刨:按主視圖(圖1)兩端面定寸并倒角4－5×45°，刨左視圖(圖1)圖上端面見平，保持距沖壓找正線距離不小于3 mm;

(5)鉗工:打毛刺，清理，打印記;

(6)沖壓折彎R208 mm;

(7)熱處理正火;

(8)劃線校正;

(9)插:插兩端面倒角及斜面;

(10)鉗工:清理，打毛刺，倒鈍銳邊;

(11)在夾具上在線檢測產(chǎn)品圖尺寸。

3 結(jié)語

不規(guī)則鈑金件的機(jī)械加工，需要考慮的因素很多，裝夾方式、變形校正，加工方式的選擇等。本文對這一特殊的鈑金件的加工進(jìn)行分析和采取相應(yīng)的措施，如設(shè)計(jì)尺寸與工藝尺寸的轉(zhuǎn)換，折彎及熱處理變形的解決和加工方式的選擇等，很好地解決了此零件的加工難題。

［1］陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝師手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［2］馮之敬.機(jī)械制造工程原理［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2008.