薄板類零件加工工藝論文

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1問題提出

傳統方式采用加工中心綜合加工成型，單個零件分多序進行。毛坯選用尺寸為8mm×20mm×80mm的鋁條，采用精密平口虎鉗進行裝夾。先進行正面外輪廓、以及螺紋、腰形槽與倒角等特征的加工，然后倒面裝夾，銑平面及各倒角加工，保證厚度要求。最后豎直夾持工件，加工側面M3螺紋孔。通過加工實踐發現，在傳統的加工過程中，存在很多弊端：①下料占用人力及設備。雖然相同規格的鋁條可以在市場買到，但是需要自己下料保證長度，如果工件量大，則需要專人專機下料供應，占用設備和人力。②毛坯的利用率低。為了保證尺寸也便于裝夾，選用材料厚度大于要求尺寸，造成材料利用率低。③單件工時長。由于每序中工步較多而每個工步加工時間又較短，需要機床頻繁換刀，占用大量工時造成加工效率及設備利用率低。④操作人員勞動強度大。單件加工時間短，需要頻繁裝夾，每名操作者僅能操作一臺設備，處于頻繁裝夾過程中，占用大量人力。⑤裝夾易變形且尺寸不容易保證，廢品率高。因為薄板類零件剛性差，倒面裝夾容易夾傷、變形；平口鉗鋁屑不易清理，極易造成裝夾不正，從而無法保證形位公差及尺寸要求。間接提升了對操作者的要求，也加大了生產成本。

2加工工藝設計

由于傳統加工方法有以上缺陷，車間對開關支架的加工工藝進行了改進。本文擬采用單序多件的加工方法，通過對工件進行分析，對加工工藝過程進行創新設計，設計了專用夾具，采用單序多件的加工方式，穩定了工件質量，大大提高了加工效率和毛坯的使用率，減輕了操作人員的勞動強度，大大降低了生產成本。考慮到工件的技術要求和批量要求，在毛坯選擇、工序安排、夾具設計和切削軌跡等方面都進行了優化。

2.1工藝流程

2.1.1毛坯選擇

由于開關支架的上下底面都有較高的表面質量要求，因此選擇表面質量較高，尺寸精準的軋制鋁合金拉絲覆膜板料作為毛坯，尺寸為300mm×180mm×5mm。這樣，可以直接保證較高的表面質量和符合圖紙要求的厚度尺寸，免去上下底面的銑加工；毛坯可以選擇由供應商直接供應，減少了自身下料所需的人力和設備。

2.1.2工藝孔加工

在毛坯左右兩側，加工銷孔，作為一序和二序加工的公共基準。在毛坯的上下兩側加工8個通孔，通過該通孔，采用螺紋夾緊的方式裝夾工件。

2.1.3反面加工中心綜合加工

反面及對應側立面加工采用單序多件的加工方法，同時，外輪廓側立面采用不完全加工的方式，即側立面單邊預留0.2mm的余量，銑削到2mm的深度，一個毛坯上銑削多個工件，工件與工件之間通過剩余材料相連。另外，腰型槽和反面兩個棱邊的倒角也在該序加工到位。M3螺紋孔的倒角，也在本序中加工，以避免先加工完螺紋掉面倒角時螺紋牙形損壞。

2.1.4正面加工中心綜合加工

調面加工，以兩個銷孔定位，采用螺紋夾緊；銑削上下側立面保證75mm尺寸要求。程序M00暫停，用自制壓板壓緊，銑削左右側立面保證16mm尺寸，棱邊倒角，鉆M3螺紋孔到尺寸。

2.1.5側立面M3螺紋加工

采用專用夾具，每次多件裝夾，單序完成多件加工。節省裝夾和換刀時間。

2.2工件裝夾

因為采用薄板毛坯，為避免裝夾變形，我們采用壓板壓緊方式，夾具選用自制平板，既能保證夾緊力又能保證加工精度。采用銷孔定位，很好地保證了調面加工時定位精度。壓板的設計，既能保證銑削加工時有足夠的夾緊力，也有效地避開了側壁加工時刀具的干涉問題，裝夾方便。

2.3程序規劃

以FANUCOi系統為例，在程序每次運行到需要換夾具之前，加入M00指令，程序運行到M00后暫停，操作者在工件位置不動的狀態下完成下一步裝夾，在裝夾完成后按循環啟動，則自動進入到下一序的加工中。這樣只需要一個程序就可完成整個零件多序的加工且避免裝夾過程中定位誤差的產生。

3工藝對比

經過一段時間的加工生產，車間對新工藝和傳統工藝在工時、人工成本等方面進行對比分析。其中，工件單件輔助時間和換刀時間大大降低，這樣工人的工作強度就會大大降低，改善了工人的工作條件；毛坯使用率大大提高，直接降低了工件成本；機床使用率大大提高，充分發揮了數控機床的優勢；工件合格率也有所提高，提高了工廠的聲譽。另外，在新工藝中工人只需裝夾四次就可完成24個或者更多零件的加工，較傳統工藝每件3次的裝夾方便很多，大大降低了工人的勞動強度；由于連續加工時間變長，也使通過采用一人看護多機來進一步降低成本成為可能。經過財務人員測算，工藝改進后，直接和間接的成本節約達到70%。

4結語

本文以車間某小型薄板類零件為例，對工藝進行創新設計，通過實際生產的驗證，該方法在多個方面都有較好的效果，如降低了單件工時、降低了工人的勞動強度，提高了毛坯使用率和機床的使用率，大大降低了工件的綜合成本。另外，在一個完整的加工過程中，工人輔助裝夾時間共為7min，機床加工時間為1小時35分鐘，大大節約了人力，為工人控制多臺設備提供了可能；新工藝裝夾簡單，技術要求較低，降低了對工人的技術要求，以上都為進一步優化整個車間工藝及布局提供了可能。

作者:許超 趙華 單位:天津機電職業技術學院產學研中心