应用与试验 ２０１２年第４期（总第１２０期）・机械研究与应用・ 精密异形零件数控加工工艺分析与检测 翟勇波 ，邹运平 （１．广东省技师学院，广东惠州５１６１００；２．东莞市信和机电设备有限公司。广东东莞５２３０００） 摘要：从异形零件难装夹难加工的特点出发，选择一件形状异形并精度高的零件为例。通过对其结构、精度进行分 析，合理制定加工工艺，设计配套专用的工装夹具，使零件的加工简单化，保证精度。根据零件的形状、精度要 求，要使品质达到有效控制，普通的检验设备很难完成检测，针对这一情况设计了一套专用的检验工具，操作 简便、使用可靠。 关键词：装夹；加工工艺；检测；品质控制 中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—４＿４１４（２０１２）０４—００９０—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｐｅｃｉａｌ－ｓｈａｐｅｄ ｐａｒｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｚｈａｉ Ｙｏｎｇ—ｂｏ ，Ｚｈｏｕ Ｙｕｎ－ｐｉｎｇ （１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｉｚｈｏｕ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１６１００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｘｉｎｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ＆ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ—ｓｈａｐｅｄ ｐａｒｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｄｉｉｃｕｌｔｆ ｔｏ ｃｌａｍｐ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｈｏｏｓｅｄ ｏｎ ｓｐｅｃｉａｌ—ｓｈａｐｅｄ ａｎｄ ｈｉｇｈｌｙ ａｃｃｕｒａｔｅ ｐａｒｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｐａｒｔｓ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａ． ｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ａ ｍａｔｃｈｅｄ ｃｌａｍｐ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｐａｒｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｃｏｍｍｏｎ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｈａｒｄ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｅｌ＇－ ｆｅｅｔｉｖｅｌｙ ａｃｈｉｅｖｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａ ｓｅｔ ｏｆ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｔｏｏｌ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅａｓｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌａｍｐｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ １ 引 言 在生产中通常将形状不规则的零件划人为异形 零件的范围，根据零件的用途不同，结构特点也各具 特色，对零件的技术要求也随其作用及应用环境不同 而不同，并无规律可循。异形零件无规则的形状，在 生产中主要是要解决工件的定位和夹紧的问题。批 量生的零件，在保证零件加工精度，满足装夹需求的 前提下，还要缩短加工时间，提高生产效率。如图１ 所示零件，形状结构复杂，且零件是多面加工、加工精 度高，在三轴的加工中心上直接利用平口钳无法加 工，针对这些情况，设计了系列工装夹具，装夹快捷方 图１零件图 ． ＩＤ向 便、保证了加工精度，提高了生产效率。 ２零件特点及技术要求 零件特点：最大轮廓尺寸３．９３１１（ｉｎ）Ｘ ３．３７１１ （ｉｎ）×１．４４５（ｉｎ）是一个呈锥形的零件，锥形由两侧 精密孔 Ｏ．５９１０＋０／一０．０００５和ｑ，ｏ．９４５０＋０／一０．０００５ 轴线相交于６．００００＋０．００５／一０处组成，两侧中间有 切槽， Ｏ．９４５０的一端有卡簧槽限位，另一端有螺纹 ３ 工艺分析 零件的外形尺寸和表面粗糙度要求都不低于 Ｒａ６３，加工整体思路：粗铣毛坯一铣一端外形一精加工 两精密孔一铣中间槽。 ３．１粗铣毛坯（工序号：ＯＰＩＯ） 锯床下料４．０（ｉｎ）ｘ４．０（ｉｎ）×１．５７５（ｉｎ），夹毛坯 厚度方向，用￣ｂ６０ｍｍ面铣刀先铣一侧面，与工件中 心线呈７．５。，小端尺寸不小于２．８１０ｉｎ，然后调头夹 及弧面，此零件形状结构复杂，并且加工精度要求高， 特别是两精密孔轴线的交点尺寸，是一个极难保证的 功能尺寸。 毛坯厚度，上工步加工面朝下，底部用７．５。斜块垫 平，６０ｍｍ盘铣刀铣另一侧面与上工步加工侧面夹角 ・收稿日期：２０１２—０６—０５ 作者简介：翟勇波（１９８４－），男。广东惠州人，高级技师，主要从事数控编程与加工、ＣＡＤ／ＣＡＭ软件应用、多轴加工方面的工作。 ・９０・ 配１图４ 四轴加工夹具示意图 设计要点：根据基准重合原则，将旋转中心和两 轴交点重合，这样可将误差减到最小。 制作过程：材料４５＃，先将两小件焊接成整体，然 后用加工中心正反两面加工四轴旋转中心凸台，铣 面、铣腰形槽，最后用四轴定角度加工３．２和３．３工 序的配合外形ｏ ３．３ 四轴精铣两侧精密孑Ｌ（工序号：ＯＰ３０） ４功键很（１）上工序精加工的外形与夹具锥度配合、消除 间隙，小孔端底部螺丝压紧，四轴定角度一９Ｏ。和一 １０５ｏ加工锥形小端两小平面，然后在７５ｏ的位置加工 钻铰４，０．５９１０￣ｏｏ５精密小孑Ｌ。 ．很功证（２）暂停程式，松开大端孔侧螺丝换小端孔侧螺 丝压紧，四轴定位１０５。位置粗精铣外形，最后钻孔攻 牙，４，０．９４５０￣．。。５的精孔采用镗孔方式加工到位，以及 卡簧槽在同一工步加工，保证相应位置精度。加工过 成配为应用与试验 会做位置移动，把这个旋转点改为球体的球心，因为 百分表打到球体表面上的任何一点都是一样的读数， 巧妙利用这一原理，用３个百分表来检测它，是因为 ２０１２年第４期（总第１２０期）・机械研究与应用・ ｍｉｎ）；粗铣轴向切深０。＝０．７５—１．５０（ｍｍ）；精铣轴 向切深０。＝０．１０ｍｍ；粗加工每齿吃刀量 ＝０．１Ｏｍｍ； 精加工每齿吃刀量． ＝０．０５ｍ。 根据铝件切削性能好但容易变形这一特性，切削 参数应遵从如下原则：高的线速度ｖｏ；小的轴向吃刀 深度ｏ ；大的进给量Ｆ。 ５．３￣ｎ－ｒ＂过程中相应注意事项 要在不同的方向来检测组件各方向的跳动，这样能很 准确的模拟到几个零件在组合的累计误差。 检 （１）铝材强度较低，当切除了大部分材料后，在 后工序的装夹中应注意方法，避免因夹紧力过大导致 装夹变形，必要时可使用扭力扳手保持夹紧力一致。 （２）工件的尺寸要求很高，有很大一部分取决于 图７检具示意图 机床的精度，每次调机时应检查机床的重复精度以及 四轴的间隙等，以做相应的补偿。 （３）检查夹具精度，以及与四轴的配合精度等。 ５加工参数注意事项 ５．１刀具选择 ６ 结语 由于工件是铝合金，加工应保持刀具的锋利，首 选两刃铣刀便于排屑，针对精密孔应选用镗刀镗孔加 工方式。在刀具刚性允许的情况下选择高速钢比较 合适，因为高速钢刀具刃口一般比硬质合金刀具要锋 利，这样可减小切削过程中的应力变形，镗孔时应选 择刀尖Ｒ较小，排屑槽顺畅的刀粒。 通过多次切削验证，采用以上工艺加工此零件， 装夹方便可靠。加工精度容易保证，并且精度稳定。 专用检具的检测精度非常可靠。此零件的加工与检 测均受到客户的一致认可。 参考文献： ［１］冯如．ＵＧＮＸ４中文版自学手册入门提高篇【Ｍ］．北京：人民邮 ５．２切削参数 电出版社，２００７． 因加工过程中选用的都是整体式硬质合金铣刀， 所以切削参数如下：切削速度Ｖ０＝３００—６００（ｍ／ ［２］韩鸿鸾．数控加工工艺学（第二版）［Ｍ］．北京：中国劳动社会保 障出版社，２００５． （上接第８６页） ６结语 参考文献： ［１］ 李春风，尹明德．基于Ｐｒｏ／Ｅ的汽车门锁系统的３Ｄ建模及运动 仿真和动力分析【Ｊ］．机械工程师，２００８（１２）：７８—８０． ［２］ 胡建平．ＪＸ１０３０汽车门锁机构的计算分析［Ｊ］．江苏理工大学学 报，１９８１（１）：２６－３０． （１）采用ＦＴＡ法排查汽车门锁系统中的重要环 节失效及其失效形式，建立了汽车门锁系统的失效 树，定性分析了失效树的最小割集，并分别从顶事件 发生率、概率重要度和关键性重要度角度进行失效树 分析，得出了汽车门锁系统的设计关键环节，为系统 设计及后续失效诊断提供了参考依据。 （２）对汽车门锁系统进行失效模式及影响分析， ［３］ 叶翔．水工金属结构系统可靠度的失效树分析法［ｊ］．河海大 学学报，２００４，３２（６）：６６５－６６８． ［４］李俊山，张鹏，刘武．等．孝虎底事件失效相关情况下的故 障对分析方面研究［Ｊ］．机械，２００５（７）：ｌ０一ｌ１． ［５］史定华，王松瑞．故障树分析方法和理论［Ｍ］．北京：北京师范大 学出版社，１９９３． 按其对系统可靠性影响的大小将组成系统的元素分 为Ａ、Ｂ、Ｃ三类。系统可靠性计算时可只考虑影响大 的Ａ类，得到的模型和方法可推广应用到其他机械 传动系统可靠性设计中。 ［６］ 陈玉毅．ＦＴＡ故障树分析研究［Ｄ］．北京ｌ北京交通大学硕士论 文，２００５． ・９２・