小型精密復(fù)雜零件的加工工藝設(shè)計(jì)

徐匯音

(蘇州大學(xué)，江蘇蘇州215131)

在精密模具制造中，常遇到小型精密復(fù)雜的零件，這些零件具有下列特點(diǎn):零件表面及內(nèi)壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄、剛度低;零件的制造質(zhì)量要求高，尺寸精度、粗糙度、形位公差及特種技術(shù)條件等要求十分嚴(yán)格;難加工材料多，并廣泛采用熱處理及表面處理。對(duì)于這些精密復(fù)雜零件，工藝設(shè)計(jì)是否合理直接影響零件的質(zhì)量。

現(xiàn)以精密數(shù)碼產(chǎn)品中的零件為例，對(duì)此類零件進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)。

1 零件的結(jié)構(gòu)及材料分析

圖1所示為一精密數(shù)碼產(chǎn)品中的零件 (1/6剖面的立體圖)，由于該零件內(nèi)壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，縱向有導(dǎo)軌、橫向開槽等，很難實(shí)現(xiàn)整體加工;材料是冷作模具鋼DC53，應(yīng)用于通用及精密模具領(lǐng)域，在高溫 (520～530℃)回火后可達(dá)HRC60～63，硬度高，強(qiáng)度和耐磨性較好，韌性在冷作模具鋼中較為突出，很少出現(xiàn)裂紋和開裂，大大提高了使用壽命;線切割加工后的殘余應(yīng)力較小，線切割加工后的裂紋和變形得到抑制;切削性和研磨性較優(yōu)，可增加零件壽命和減少加工工序［1-2］。

圖1 工件的立體圖

經(jīng)過(guò)分析，該零件很難實(shí)現(xiàn)整體加工，加工工藝的設(shè)計(jì)思路是:將零件均分為6部分，分別加工6個(gè)分體零件，加工工序相對(duì)簡(jiǎn)化。加工的難點(diǎn)是需控制配合處的精度，在分體加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行拼接，實(shí)現(xiàn)整體內(nèi)、外圓柱面加工和尺寸修復(fù)，保證整體的尺寸精度。

2 分體零件的加工工藝設(shè)計(jì)

圖1所示的分體零件為多面體，主要加工面有局部圓柱面、孔系、槽系等。由于是精密零件，對(duì)加工表面、孔的尺寸精度、位置精度及槽的尺寸精度要求均很高，要處理好各面、孔和槽的相互關(guān)系。尤其是圓柱體的接合表面，要保證拼接沒有接縫，要特別注意加工精度。

分體零件的加工按圖2的工藝流程［3-5］即可實(shí)現(xiàn)。

圖2 工件的加工工藝流程圖

3 組合件加工工藝的設(shè)計(jì)

3．1 使用專用治具

6個(gè)分體件按上述工序加工完成后，要裝配到專用治具中 (見圖3)，再進(jìn)行修磨以使配合面密貼。為保證6個(gè)分體拼接沒有接縫，接縫精度要求高，尺寸位置精度高，6個(gè)工件的一致性要求高，表面粗糙度要求低。

圖3 專用治具圖

6個(gè)分體裝配后，要統(tǒng)一確定定位基準(zhǔn)面 (圖3所示6個(gè)基準(zhǔn)面之一的00面)，測(cè)量每個(gè)滑塊底到基準(zhǔn)面的距離相同可保證6個(gè)工件的尺寸一致。

3．2 在專用治具上修復(fù)

為保證配合面的尺寸精度、整體零件的同軸度及圓柱度，需對(duì)6個(gè)分體工件合成整體后再精加工，即在專用治具上修復(fù)。在專用治具上對(duì)整體零件的外圓柱面和孔壁內(nèi)的下圓柱面進(jìn)行精加工，選擇在數(shù)控車床上加工，可較好地保證圓度和圓柱度的公差要求。由于材料DC53是冷作模具鋼，具有高硬度和高韌性，采用硬質(zhì)合金車刀。用加工中心銑削加工，因尺寸較小，又是圓柱面，易出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象［6］。

選用電火花線切割機(jī)床慢走絲切割內(nèi)圓柱面，要求線速度低于0．2 m/s。由于加工過(guò)程平穩(wěn)，加工精度可達(dá)0．005 mm，粗糙度為 Ra2．5～1．25 μm。如果零件尺寸較大，單體零件可先銑削，再用慢走絲切割完成。如果零件尺寸小，可采用慢走絲直接切割完成，節(jié)省銑削的工序［7］。

4 電火花放電加工型腔內(nèi)槽

電火花精加工型腔內(nèi)槽，由于前面銑削加工余量較小，精加工時(shí)間隙為5～6μm，此處只需采用一個(gè)電極圓棒精加工，其縮放量為0．005～0．15 mm，此處精加工需分體完成［8-9］。

5 尺寸檢查

小型精密復(fù)雜的零件生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，附加值高，因此，要加強(qiáng)工序檢驗(yàn)控制，防止廢品的產(chǎn)生。精密復(fù)雜零件工序設(shè)計(jì)中通常采用的是在線測(cè)量，可保證精密零件的加工，要確定用設(shè)備加工的每一尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量量，并確定測(cè)量方法［10］。測(cè)量工具應(yīng)優(yōu)先選用通用或標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量工具，有些尺寸，可考慮采用間接測(cè)量方法或采用專用量具 (如顯微鏡放大投影測(cè)量?jī)x)測(cè)量。

成品尺寸檢查是加工完不可少的最后工序，檢驗(yàn)尺寸是否滿足用戶需求。通過(guò)檢查成品尺寸，可對(duì)工序、成品檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。

6 結(jié)束語(yǔ)

小型精密復(fù)雜零件的加工工藝復(fù)雜，尤其像這種內(nèi)壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜縱向有導(dǎo)軌、橫向開槽等的精密零件的加工，要科學(xué)合理地設(shè)計(jì)加工工序，對(duì)零件進(jìn)行全面分析并結(jié)合企業(yè)實(shí)際，綜合考慮材質(zhì)、技術(shù)要求、加工設(shè)備、熱處理等問(wèn)題;當(dāng)加工設(shè)備不能完成整體的加工時(shí)，就要采用分體加工，對(duì)每個(gè)分體要合理確定加工余量、正確計(jì)算各工序尺寸及公差、正確選擇切削用量及加工工時(shí)定額、保證整體加工時(shí)接縫精度和尺寸位置的精確。對(duì)零件的整體尺寸控制，要設(shè)計(jì)專門的治具，確定好基準(zhǔn)面，確保零件的加工質(zhì)量［11］。

【1】徐匯音，祖國(guó)慶．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］．成都:西南交大出版社，2006．

【2】葛寒，秦耀文．一種利用通孔定位加工盲孔的方法［J］．機(jī)械管理開發(fā)，2011(3):101-102．

【3】鄧學(xué)忠，冉啟奎．精密復(fù)雜零件的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程分析［J］．航天制造技術(shù)，2011(6):24-28．

【4】朱立初，陳振環(huán)．淺析手柄桿零件的工藝設(shè)計(jì)［J］．中國(guó)科技信息，2011(19):99．

【5】曾向彬，何鏡奎，楊騰智．多曲面多角度復(fù)雜零件的工藝編排與加工［J］．模具制造，2012(1):56-58．

【6】谷育紅．?dāng)?shù)控銑削加工技術(shù)［M］．北京:北京理工大學(xué)出版社，2006．

【7】李海東．慢走絲線切割加工參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響［J］．機(jī)械工程師，2007(11):35-36．

【8】費(fèi)國(guó)強(qiáng)．一種新穎實(shí)用薄壁深孔零件加工方法［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011(4):122-124．

【9】沈頌喜．某零件加工工藝設(shè)計(jì)與分析［J］．中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2011(8):323-324．

【10】夏建奎，張巖，孫迪，等．階段變斷面鋁型材工序成品尺寸檢查分析［J］．輕合金加工技術(shù)，2006，34(7):39-40．

【11】周琴．加工誤差產(chǎn)生的原因及分析［J］．現(xiàn)代機(jī)械，2011(2):8-10．