基于創(chuàng)新的“舞動(dòng)平臺(tái)”關(guān)鍵零件的制造

于 杰 張冬穎 甄雪松

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100176

基于創(chuàng)新的“舞動(dòng)平臺(tái)”關(guān)鍵零件的制造

于 杰 張冬穎 甄雪松

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100176

介紹基于創(chuàng)新的舞動(dòng)平臺(tái)機(jī)械關(guān)鍵零件加工過程，舞動(dòng)平臺(tái)是能夠達(dá)到帶動(dòng)平板電腦的左右、前后擺動(dòng)和一定角度內(nèi)傾斜的功能。該平臺(tái)是由學(xué)生制造的機(jī)械裝置，它的關(guān)鍵零件萬(wàn)向節(jié)球芯的加工精度直接影響機(jī)構(gòu)能否完成平臺(tái)左右和前后擺動(dòng)的動(dòng)作，因此其加工的質(zhì)量極其重要。以下是對(duì)學(xué)生關(guān)于關(guān)鍵零件萬(wàn)向節(jié)球芯加工工藝設(shè)計(jì)和制造加工工作流程的介紹。

關(guān)鍵零件；工藝設(shè)計(jì)；制造加工；工作流程

高等職業(yè)院校機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生不但要具有系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，還必須具有掌握熟練技能和專業(yè)知識(shí)融合的能力，只有這樣才能為今后從事專業(yè)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)生的大部分學(xué)習(xí)應(yīng)該是在實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室、實(shí)習(xí)工廠及工廠完成。

1 教學(xué)載體的選擇

教學(xué)載體是承載教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，為學(xué)生提供相應(yīng)信息的實(shí)物。高職階段教學(xué)載體需要既具啟發(fā)性和工程實(shí)踐性，又能將相關(guān)專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通的具體實(shí)物。舞動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作是與學(xué)生生活相關(guān)，與專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其物理樣機(jī)的制作成功容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在舞動(dòng)平臺(tái)裝配圖(如圖1所示)中，萬(wàn)向節(jié)球芯與軸碗為執(zhí)行部件，固定平臺(tái)架、擺動(dòng)平臺(tái)、底座等為板材支撐件，連接件、絲杠、中柱等為標(biāo)準(zhǔn)件。其中萬(wàn)向節(jié)球芯制作難易程度適中且具有實(shí)用價(jià)值，因此選擇以萬(wàn)向節(jié)球芯作為學(xué)習(xí)載體，引導(dǎo)學(xué)生完成從一張圖紙到一個(gè)合格工件的加工過程。使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從零件圖識(shí)讀到機(jī)床選用、毛坯選擇、刀具選擇、夾具選擇、量具選擇、加工順序選擇、測(cè)量方式確定以及進(jìn)行加工制造等過程的實(shí)際體驗(yàn)(如圖2所示)。

圖1 舞動(dòng)平臺(tái)裝配圖

圖2 萬(wàn)向節(jié)球芯零件圖

2 工藝設(shè)計(jì)

工藝是零件加工中的首要問題。它是通過對(duì)零件圖的識(shí)讀，采集零件的形狀、尺寸精度、表面粗糙度及形位公差等相關(guān)信息，決定毛坯形式、機(jī)床、裝夾方式、加工刀具、測(cè)量量具、零件的加工順序及切削參數(shù)的選定等。零件分析環(huán)節(jié)很重要，零件分析出現(xiàn)問題，往往會(huì)導(dǎo)致零件不能繼續(xù)加工完成。尤其是零件的加工順序更為重要，加工順序錯(cuò)誤往往致使零件無法裝夾，增加加工難度。需要多次裝夾加工的零件，合理的加工順序，會(huì)降低加工難度，提高加工效率，更易保證零件的加工精度。

2.1 分析零件的圖紙

根據(jù)萬(wàn)向節(jié)球芯零件圖(如圖2所示)，該零件由兩臺(tái)階圓柱及半球體組成，其中φ12外圓柱面與SR15球體同軸度要求φ0.025 mm。材料為45號(hào)鋼。該零件為回轉(zhuǎn)類零件，選用CK6140數(shù)控車床加工，采用通用夾具三爪自定心卡盤來裝夾。

2.2 確定零件的加工順序及進(jìn)給路線

本零件的加工順序是按先粗后精的原則，進(jìn)給路線是由近到遠(yuǎn)的原則。先粗加工車削SR15圓弧及φ24，φ12外圓(留0.2～0.3 mm精車余量)，然后精加工車削SR15圓弧及φ24 φ12 h7外圓達(dá)到圖紙要求，端面留0.5 mm余量切斷加工工件(如圖3所示)。最后掉頭使用軟爪裝夾φ24圓柱表面(如圖4所示)，手動(dòng)車端面保證長(zhǎng)度尺寸并倒角1×45o。

圖3 萬(wàn)向節(jié)球芯零件工序1、2簡(jiǎn)圖

圖4 萬(wàn)向節(jié)球芯零件工序3簡(jiǎn)圖

2.3 確定切削刀具

根據(jù)零件切削要求和機(jī)床系統(tǒng)情況查閱切削刀具手冊(cè)，在粗精車削零件SR15圓弧和φ24外圓時(shí)，選擇切削刀具M(jìn)VJNR2525M16型外圓車刀，可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)為VNEG160408-NF型；切斷和粗精車φ12外圓時(shí)，選擇切削刀具QEGD2525R型切斷刀，可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)為ZTGD0404MG型；車削零件端面及倒角，選擇切削刀具45o車刀，可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)為YW1型。

2.4 確定切削用量

本零件材料為45號(hào)鋼，根據(jù)所選擇的刀片、零件材料與加工要求、機(jī)床系統(tǒng)的情況和材料刀具壽命等，經(jīng)綜合考慮選擇切削參數(shù)為：粗車線速度v=80-100 m/min，切削深度ap=1.5 mm進(jìn)給速度F=0.3 mm/r；精車時(shí)線速度v=100-120 m/min，切削深度ap=0.5 mm進(jìn)給速度F=0.08 mm/r。

2.5 填寫工藝卡片

工藝卡片是用來指導(dǎo)加工生產(chǎn)的，工藝卡片中需編制簡(jiǎn)易的工藝流程、工序名稱、工裝等。它通常以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說明零、部件在某一工藝階段中的工序號(hào)、工序名稱、工序內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及采用的設(shè)備和工藝裝備等。萬(wàn)向節(jié)球芯工藝卡見表1。

表1 萬(wàn)向節(jié)球芯工藝卡

2.6 加工程序

數(shù)控加工程序是由各種功能字按照規(guī)定的格式組成的。其編制必須是在正確地理解相關(guān)數(shù)控系統(tǒng)各個(gè)功能字的含義基礎(chǔ)上，本著簡(jiǎn)潔易于理解的原則，按規(guī)定的程序指令格式編寫程序。萬(wàn)向節(jié)球芯加工程序見表2。

3 零件精度的檢驗(yàn)

零件精度的檢驗(yàn)是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，包括加工過程中的自檢，加工完成后的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)提醒學(xué)生注意使用測(cè)量工具前必須對(duì)量具進(jìn)行校對(duì)。

3.1 加工過程中過程檢驗(yàn)

工件加工過程中測(cè)量，這種檢驗(yàn)方式根據(jù)測(cè)量結(jié)果，主動(dòng)地控制機(jī)床的工作過程，如改變進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速、切削深度和補(bǔ)償?shù)毒吣p等，以適應(yīng)當(dāng)前的加工條件，防止出現(xiàn)廢品，因此又稱為主動(dòng)檢驗(yàn)。這種檢測(cè)要求在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越廣，尤其在單件或小批量生產(chǎn)時(shí)。即在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，根據(jù)零件狀況，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)整。本零件三件即是單件或小批生產(chǎn)，因此必須在粗精車之間進(jìn)行測(cè)量，以保證尺寸精度，防止廢品產(chǎn)生。

3.2 加工后的檢驗(yàn)

工件加工完成后測(cè)量，這種檢驗(yàn)方式根據(jù)測(cè)量結(jié)果和零件圖的技術(shù)要求進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證零件是否合格，防止廢品流入下一工序，故又稱為被動(dòng)檢驗(yàn)。本工件完成后采用游標(biāo)卡尺和千分尺測(cè)量尺寸精度，用R規(guī)測(cè)量圓弧。同軸度通過工藝過程保證，采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè) 。

表2 萬(wàn)向節(jié)球芯加工程序

4 結(jié)束語(yǔ)

此零件的加工過程綜合了機(jī)械專業(yè)的機(jī)械制圖、工藝、刀具、公差與技術(shù)測(cè)量、數(shù)控編程與加工等課程的內(nèi)容。應(yīng)用過程中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，學(xué)生以萬(wàn)向節(jié)球芯作為學(xué)習(xí)載體，結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)，自己動(dòng)手進(jìn)行加工工藝的制定、零件的加工制作并檢測(cè)，這樣學(xué)以致用、學(xué)做融合，完全符合當(dāng)前職業(yè)教育的要求。舞動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)制作完成有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)技能，既鍛煉了學(xué)生動(dòng)手的能力，又將各種知識(shí)技能進(jìn)行了融會(huì)貫通。

[1] 王文斌.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2] 薛彥成.公差配合與技術(shù)測(cè)量[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993.

[3] 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[4] 武漢華中數(shù)控股份有限公司.世紀(jì)星車床數(shù)控系統(tǒng)HNC-21/22T編程說明書[Z].2001.

[5] 任國(guó)興.數(shù)控車床加工工藝與編程操作[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

Manufacture of Key Parts of the Dance Platform Based on Innovation

Yu Jie, Zhang Dongying, Zhen Xuesong
Beijing Polytechnic, Beijing, 100176, China

Introducing mechanical key parts of the dance platform based on innovation processes, dance platform is driven to achieve a tablet， left and right， back and forth， tilt and angle functions. Mechanical device that was built by students of the platform and its key parts of universal joint ball core design of machining precision directly affects the ability of institutions to fulfil their movement， so its quality is extremely important.This paper is a student on key parts of universal joint ball core processing technology design and manufacturing process of the workflow in detail.

key components； design； manufacturing process； workflow

2014-09-09

于杰，本科，助理實(shí)驗(yàn)師。張冬穎，碩士，講師。