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(tuán)第五十五研究所 江蘇南京 210016

1 序言

隔墻因其結(jié)構(gòu)變化靈活且便于裝配使用，被廣泛應(yīng)用于各種類型的器件盒體內(nèi)。隔墻結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示，其外形開放，壁厚小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不高，加工過程中容易產(chǎn)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(shù)控銑削加工，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度高。

圖1 隔墻結(jié)構(gòu)尺寸

2 原工藝方案

2.1 主要工序

（1）銑工序 銑六面。

（2）數(shù)控銑削 以銑好的外形定位，銑隔墻正反面的臺(tái)階及槽成形，在隔墻通腔處每個(gè)腔內(nèi)定心一個(gè)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(gè)工序之中，定位裝夾的次數(shù)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(shù)控銑削及線切割的定位基準(zhǔn)同為銑削后初坯的外形四邊，所以初坯的質(zhì)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(fù)現(xiàn)在后續(xù)加工中，在數(shù)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(jìn)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(shù)水平密切相關(guān)。此外，多次裝夾、分批加工而成的外形一致性也較差。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還時(shí)常發(fā)生不同工序加工的外形尺寸相互位置精度不高的質(zhì)量問題。

2）生產(chǎn)效率不高，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。單個(gè)毛坯生產(chǎn)單個(gè)零件，工藝路線長，生產(chǎn)效率不高，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。同時(shí)每個(gè)毛坯都需要留有線切割裝夾余量，耗費(fèi)大量材料。

線切割加工隔墻內(nèi)外形時(shí)，以初坯的外形四邊作為定位基準(zhǔn)，通常將一定數(shù)量的工件堆疊在一起同時(shí)進(jìn)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(xiàn)尺寸偏差。如果針對(duì)每個(gè)零件外形單獨(dú)制作夾具，分批加工，則又將耗費(fèi)大量材料與工時(shí)。線切割加工通腔時(shí)需要多次穿絲，耗費(fèi)大量時(shí)間，直接影響加工效率，同時(shí)又增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 優(yōu)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(shù)控銑削 用螺釘將毛坯料擰緊在底板上，銑削加工隔墻實(shí)體處厚度至成品尺寸，臺(tái)階成形，通腔成形，四周外形成形，隔墻實(shí)體四周局部留厚度0.05mm的連接點(diǎn)，連接點(diǎn)將隔墻實(shí)體與毛坯料連接。剪斷連接點(diǎn)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(shù)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(shí)體處厚度至成品尺寸，正反面臺(tái)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(shù)控銑削 四周銑方，光平上表面，銑臺(tái)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(tái)階。銑反面隔墻實(shí)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(yōu)化后工藝的主要特點(diǎn)

對(duì)于薄隔墻，特別是厚度在2mm以內(nèi)的僅單面有筋槽的隔墻，改進(jìn)后的工藝采取數(shù)控銑削一次成形的加工方法，工藝路線短，工序復(fù)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(fù)定位，尺寸精度及相互之間的位置精度容易得到保證，產(chǎn)品的一致性好，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度低。數(shù)控銑削一次加工成形的隔墻實(shí)物如圖2所示。

圖2 數(shù)控銑削一次加工成形的隔墻實(shí)物

對(duì)于兩面有筋或槽的薄隔墻和厚隔墻，改進(jìn)后的工藝中，隔墻的臺(tái)階、槽和通腔都由數(shù)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(shí)物，零件以陣列的方式排布在單個(gè)毛坯上，數(shù)控銑削單次裝夾可完成多個(gè)零件的集中加工。改進(jìn)后工藝的主要加工過程集中在數(shù)控銑削工序中，工序的復(fù)合性提高。尺寸精度、相互之間的位置精度及產(chǎn)品一致性得到提高。線切割定位基準(zhǔn)為數(shù)控銑削加工所得的外形四邊，外形一致性較好。通腔由數(shù)控銑削加工成形，與其他實(shí)體間的相對(duì)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(dòng)強(qiáng)度。

圖3 厚度4mm以上的隔墻零件排布實(shí)物

5 優(yōu)化后工藝方案的優(yōu)勢(shì)

（1）生產(chǎn)效率提高 表1為隔墻加工工藝改進(jìn)前后的工時(shí)對(duì)比，只計(jì)算主要工序時(shí)間，數(shù)據(jù)來源于數(shù)量＞200件的批量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。原工藝工時(shí)并未計(jì)入線切割穿絲時(shí)間及工序間周轉(zhuǎn)用時(shí)。

表1 隔墻加工工藝改進(jìn)前后的工時(shí)對(duì)比（單位：min）

（2）尺寸精度和一致性提高 對(duì)于僅單面有筋槽的薄隔墻，改進(jìn)后的工藝采取數(shù)控銑削一次成形的加工方法，加工過程不存在重復(fù)定位，尺寸精度及相互之間的位置精度容易得到保證。對(duì)于兩面有筋或槽的薄隔墻和厚隔墻，改進(jìn)后的工藝中隔墻的臺(tái)階、槽和通腔都由數(shù)控銑削完成加工，臺(tái)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(shí)的定位基準(zhǔn)由數(shù)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(jìn)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(dòng)強(qiáng)度降低 改進(jìn)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(shù)。需要大量人工操作的銑工序，在優(yōu)化后的工藝中僅占很小的比例。采用原工藝時(shí)，在加工過程中線切割操作人員需要進(jìn)行多次穿絲、繞絲等繁復(fù)的操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，工藝改進(jìn)后線切割操作人員無需進(jìn)行穿絲操作。薄隔墻無需線切割，厚隔墻線切割操作工時(shí)也僅為原來的30%左右。

6 結(jié)束語

優(yōu)化后的隔墻加工工藝具有工藝路線短、工序復(fù)合性高的優(yōu)點(diǎn)，主要加工過程集中在數(shù)控銑削工序中，線切割通腔無需多次穿絲，可顯著提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

專家點(diǎn)評(píng)

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(jìn)的地方，針對(duì)不同類型的隔墻，提出不同的優(yōu)化工藝方案。新工藝采取數(shù)控銑削集中加工的方法，消除了初坯質(zhì)量不穩(wěn)定和線切割多次穿絲的弊端，顯著提高了生產(chǎn)效率。

文章的亮點(diǎn)是深入分析問題，注重過程、細(xì)節(jié)和實(shí)效，突出優(yōu)化后工藝方案的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，采取成批加工的方式，將主要加工過程集中在數(shù)控銑削工序中，縮短了工藝路線。