基于UG NX CAD半月式零件加工工藝分析的研究

丁倩倩 李華 崔勇 石皋蓮

[摘? ? ? ? ? ?要]? 對(duì)一款鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行加工工藝分析，零件的外形為月牙形。從產(chǎn)品的工程圖出發(fā)，對(duì)圖紙進(jìn)行仔細(xì)分析，在對(duì)產(chǎn)品的外形進(jìn)行參數(shù)化建模，得到產(chǎn)品的三維模型。再制定出合理的加工工藝路線，設(shè)計(jì)出需要加工的夾具，最后再使用UG軟件對(duì)它進(jìn)行編程，完成產(chǎn)品仿真加工。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 數(shù)控加工;半月式零件;工藝分析

[中圖分類號(hào)]? TG519.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）29-0104-02

隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)也在飛快進(jìn)步。對(duì)各類機(jī)械產(chǎn)品的加工，也有了越來越多的加工途徑和加工工藝。其中產(chǎn)品加工效率是各種加工工藝最重視的關(guān)鍵點(diǎn)，只有加工效率高，才能制造更多的產(chǎn)品，創(chuàng)造更多的收益。所以針對(duì)不同的產(chǎn)品，需要定制相似但不相同的加工工藝路線，提高產(chǎn)品的加工效率，降低加工成本。我們所進(jìn)行研究的零件為月牙形零件，零件的中部有一塊長(zhǎng)方形的凹腔，在凹腔內(nèi)均布著21個(gè)通孔。左右兩側(cè)各有一個(gè)？椎5mm的孔和一個(gè)？椎6.5mm的沉頭孔，右側(cè)還有兩個(gè)斜面特征，產(chǎn)品的背面還有一塊開放式的凹槽。

半月形零件的加工內(nèi)容如下表所示：

從以上內(nèi)容可以看出，零件內(nèi)孔系眾多，且正反面都有凹腔特征，壁厚較薄，這些地方都是產(chǎn)品的加工難點(diǎn)，需要針對(duì)性地制定合理的加工工藝。

根據(jù)上述分析的產(chǎn)品特征，并根據(jù)產(chǎn)品的圖紙對(duì)產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行建模。根據(jù)圖紙，建立產(chǎn)品的外輪廓草圖，將草圖拉伸21mm，此時(shí)產(chǎn)品的外輪廓模型。在產(chǎn)品的底面，建立第二個(gè)草圖，草圖中包含了產(chǎn)品的型腔特征的輪廓線條，同時(shí)將型腔內(nèi)的21個(gè)孔的圓心點(diǎn)坐標(biāo)建立出來。首先將型腔的草圖曲線拉伸至圖紙要求的尺寸，并求差。然后通過插入孔的方式將產(chǎn)品的21個(gè)孔特征全部建立完成。在產(chǎn)品的反面建立第三個(gè)草圖，繪制出半月形的開放式槽的外形特征，然后拉伸求差。最后在產(chǎn)品的側(cè)面的平面上建立草圖，在右側(cè)繪制出一個(gè)三角形，將三角形拉伸求差，得到產(chǎn)品最右側(cè)的一塊斜面。在垂直于上一個(gè)草圖面的平面上，建立最后一個(gè)草圖，在草圖上建立三角形，將三角形于差拉伸并與產(chǎn)品求差，得到產(chǎn)品的一塊斜面征，最終建立起產(chǎn)品三維模型。

根據(jù)零件生產(chǎn)的要求，選擇的鋁合金牌號(hào)為2A12型號(hào)鋁合金，通過查詢《金屬材料手冊(cè)》后，可以得到了它的部分材料信息和特性用途。2A12鋁合金主要用來制作各種高強(qiáng)度構(gòu)建，如飛機(jī)的骨架、隔框等配件。2A12作為一種可以進(jìn)行熱處理來提高相關(guān)力學(xué)性能的高強(qiáng)度硬鋁。在進(jìn)行冷作硬化后，具有較好的切削性能，所以可以使用切削加工的方法來制作產(chǎn)品。該鋁合金的抗腐蝕性較差，一般都會(huì)在表面涂漆或者進(jìn)行陽極氧化來提高表面的耐腐蝕性。

從產(chǎn)品的外形特征，可以選擇塊狀的毛坯，所以將零件歸為板類零件。且零件尺寸適中，可以使用平口鉗進(jìn)行裝夾。由于正反兩面都有需要加工的特征，所以至少需要兩次裝夾才能加工完成。根據(jù)機(jī)械加工的先粗后精、先面后孔、先主后次等原則，再結(jié)合實(shí)際情況，我選擇先加工零件的底部平面和深1.5mm的凹槽，并精加工好21個(gè)通孔。然后反向裝夾，使用專用夾具來加工產(chǎn)品的正面所有特征。最后去除毛刺，打磨蟾皮斜面，完成產(chǎn)品加工，詳細(xì)的裝夾和加工過程如下。

零件的裝夾過程：零件共分為3次進(jìn)行裝夾，第1次銑夾位以毛坯為基準(zhǔn)，選擇平口鉗進(jìn)行裝夾。在平口鉗左側(cè)添加一個(gè)定位塊，每次裝夾時(shí)毛坯左側(cè)與定位塊貼緊下部使用兩根墊塊保證每個(gè)毛坯的Z0相同。第2次對(duì)背面加工也使用平口鉗，平口鉗夾持夾位，左側(cè)與定位塊貼緊。第3次使用專用夾具，使用仿形夾具夾持零件輪廓，利用正面的？椎5H7的孔作為定位，加工正面特征。

零件的整個(gè)工藝路線：

（1）備料：根據(jù)加工要求，定制毛坯尺寸。確定尺寸后對(duì)來料進(jìn)行檢驗(yàn)。在產(chǎn)品加工的第一步，先準(zhǔn)備好產(chǎn)品的毛坯，根據(jù)模型尺寸和工藝分析，可以選擇252*64*26mm的2A12鋁合金塊料毛坯。

（2）銑夾位：使用平口鉗支架夾持毛坯，每次夾持深度不容易控制，且不能保證裝夾平穩(wěn)。所以在加工大批量產(chǎn)品時(shí)，一般會(huì)先加工出一個(gè)夾持槽用于裝夾。在銑削夾持槽時(shí)，為了方便使用平口鉗裝夾，在零件底部墊上墊塊，在上部銑兩個(gè)夾持位。銑削的夾持位深2.5 mm寬3 mm。在后續(xù)工序中，使用平口鉗夾持58 mm寬的臺(tái)階處即可。銑夾持槽的裝夾方式和夾持槽的外形尺寸。

（3）加工型腔面特征：使用平口鉗夾持住預(yù)先銑削好的夾持槽，然后加工產(chǎn)品的背面特征。使用一定長(zhǎng)度的靠板，保證每次裝夾產(chǎn)品左側(cè)面距離平口鉗左側(cè)保持固定的距離。坐標(biāo)系零件選擇在產(chǎn)品的上表面中間位置。

（4）加工開放式槽特征：使用專用的夾具夾持四周輪廓，然后使用盤銑刀精加工產(chǎn)品的上表面，然后在加工型腔內(nèi)的孔特征。再使用立銑刀對(duì)型腔內(nèi)部進(jìn)行開粗。再對(duì)產(chǎn)品的外圍輪廓進(jìn)行開粗，在開粗外部輪廓后，去除斜面上的多余毛坯，留下精加工余量。最后再對(duì)產(chǎn)品的型腔、外部側(cè)壁，內(nèi)孔等特征進(jìn)行精加工，達(dá)到圖紙要求。

（5）倒角去毛刺：將零件拆下，去除毛刺，打磨斜面。

根據(jù)上述的工藝流程安排，制定產(chǎn)品的加工工藝卡。

本文主要從產(chǎn)品的圖紙、工藝分析和夾具選擇等幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的分析。首先對(duì)產(chǎn)品的工程圖紙進(jìn)行分析，根據(jù)產(chǎn)品圖紙建立產(chǎn)品的三維模型。根據(jù)產(chǎn)品圖紙確定產(chǎn)品毛坯尺寸，進(jìn)行備料;然后產(chǎn)品的各個(gè)加工工序的夾具進(jìn)行選用，設(shè)計(jì)專用夾具。最后細(xì)化產(chǎn)品的加工工序，明確每一道工序需要加工的內(nèi)容，制定工藝卡片。

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◎編輯 武生智