基于UG NX CAD半月式零件加工工艺分析的研究
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作者:丁倩倩 李华 崔勇 石皋莲
[摘 要] 对一款铝合金产品进行加工工艺分析，零件的外形为月牙形。从产品的工程图出发，对图纸进行仔细分析，在对产品的外形进行参数化建模，得到产品的三维模型。再制定出合理的加工工艺路线，设计出需要加工的夹具，最后再使用UG软件对它进行编程，完成产品仿真加工。
[关 键 词] 数控加工;半月式零件;工艺分析
[中图分类号] TG519.1 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）29-0104-02
随着时代的发展，现代数控加工技术也在飞快进步。对各类机械产品的加工，也有了越来越多的加工途径和加工工艺。其中产品加工效率是各种加工工艺最重视的关键点，只有加工效率高，才能制造更多的产品，创造更多的收益。所以针对不同的产品，需要定制相似但不相同的加工工艺路线，提高产品的加工效率，降低加工成本。我们所进行研究的零件为月牙形零件，零件的中部有一块长方形的凹腔，在凹腔内均布着21个通孔。左右两侧各有一个？椎5mm的孔和一个？椎6.5mm的沉头孔，右侧还有两个斜面特征，产品的背面还有一块开放式的凹槽。
半月形零件的加工内容如下表所示：
从以上内容可以看出，零件内孔系众多，且正反面都有凹腔特征，壁厚较薄，这些地方都是产品的加工难点，需要针对性地制定合理的加工工艺。
根据上述分析的产品特征，并根据产品的图纸对产品的三维模型进行建模。根据图纸，建立产品的外轮廓草图，将草图拉伸21mm，此时产品的外轮廓模型。在产品的底面，建立第二个草图，草图中包含了产品的型腔特征的轮廓线条，同时将型腔内的21个孔的圆心点坐标建立出来。首先将型腔的草图曲线拉伸至图纸要求的尺寸，并求差。然后通过插入孔的方式将产品的21个孔特征全部建立完成。在产品的反面建立第三个草图，绘制出半月形的开放式槽的外形特征，然后拉伸求差。最后在产品的侧面的平面上建立草图，在右侧绘制出一个三角形，将三角形拉伸求差，得到产品最右侧的一块斜面。在垂直于上一个草图面的平面上，建立最后一个草图，在草图上建立三角形，将三角形于差拉伸并与产品求差，得到产品的一块斜面征，最终建立起产品三维模型。
根据零件生产的要求，选择的铝合金牌号为2A12型号铝合金，通过查询《金属材料手册》后，可以得到了它的部分材料信息和特性用途。2A12铝合金主要用来制作各种高强度构建，如飞机的骨架、隔框等配件。2A12作为一种可以进行热处理来提高相关力学性能的高强度硬铝。在进行冷作硬化后，具有较好的切削性能，所以可以使用切削加工的方法来制作产品。该铝合金的抗腐蚀性较差，一般都会在表面涂漆或者进行阳极氧化来提高表面的耐腐蚀性。
从产品的外形特征，可以选择块状的毛坯，所以将零件归为板类零件。且零件尺寸适中，可以使用平口钳进行装夹。由于正反两面都有需要加工的特征，所以至少需要两次装夹才能加工完成。根据机械加工的先粗后精、先面后孔、先主后次等原则，再结合实际情况，我选择先加工零件的底部平面和深1.5mm的凹槽，并精加工好21个通孔。然后反向装夹，使用专用夹具来加工产品的正面所有特征。最后去除毛刺，打磨蟾皮斜面，完成产品加工，详细的装夹和加工过程如下。
零件的装夹过程：零件共分为3次进行装夹，第1次铣夹位以毛坯为基准，选择平口钳进行装夹。在平口钳左侧添加一个定位块，每次装夹时毛坯左侧与定位块贴紧下部使用两根垫块保证每个毛坯的Z0相同。第2次对背面加工也使用平口钳，平口钳夹持夹位，左侧与定位块贴紧。第3次使用专用夹具，使用仿形夹具夹持零件轮廓，利用正面的？椎5H7的孔作为定位，加工正面特征。
零件的整个工艺路线：
（1）备料：根据加工要求，定制毛坯尺寸。确定尺寸后对来料进行检验。在产品加工的第一步，先准備好产品的毛坯，根据模型尺寸和工艺分析，可以选择252*64*26mm的2A12铝合金块料毛坯。
（2）铣夹位：使用平口钳支架夹持毛坯，每次夹持深度不容易控制，且不能保证装夹平稳。所以在加工大批量产品时，一般会先加工出一个夹持槽用于装夹。在铣削夹持槽时，为了方便使用平口钳装夹，在零件底部垫上垫块，在上部铣两个夹持位。铣削的夹持位深2.5 mm宽3 mm。在后续工序中，使用平口钳夹持58 mm宽的台阶处即可。铣夹持槽的装夹方式和夹持槽的外形尺寸。
（3）加工型腔面特征：使用平口钳夹持住预先铣削好的夹持槽，然后加工产品的背面特征。使用一定长度的靠板，保证每次装夹产品左侧面距离平口钳左侧保持固定的距离。坐标系零件选择在产品的上表面中间位置。
（4）加工开放式槽特征：使用专用的夹具夹持四周轮廓，然后使用盘铣刀精加工产品的上表面，然后在加工型腔内的孔特征。再使用立铣刀对型腔内部进行开粗。再对产品的外围轮廓进行开粗，在开粗外部轮廓后，去除斜面上的多余毛坯，留下精加工余量。最后再对产品的型腔、外部侧壁，内孔等特征进行精加工，达到图纸要求。
（5）倒角去毛刺：将零件拆下，去除毛刺，打磨斜面。
根据上述的工艺流程安排，制定产品的加工工艺卡。
本文主要从产品的图纸、工艺分析和夹具选择等几个方面进行详细的分析。首先对产品的工程图纸进行分析，根据产品图纸建立产品的三维模型。根据产品图纸确定产品毛坯尺寸，进行备料;然后产品的各个加工工序的夹具进行选用，设计专用夹具。最后细化产品的加工工序，明确每一道工序需要加工的内容，制定工艺卡片。
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◎编辑 武生智
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