多曲面多角度复杂零件的工艺编排与加工

1 零件及零件装配加工分析

　　如图1所示为某汽车塑料模具上的斜顶上加滑动的复杂抽芯机构，零件1为滑块，通过弹簧提供开合力，零件2为斜顶。零件1与零件2通过3个拉杆进行定位及限位，因而有较高的同轴度及配合公差，由于机床的加工误差及定位误差，分开加工很难保证其同轴度，需要配合后一起加工，考虑到孔表面有较高的配合公差达到+0.02mm，一般机床很难达到这个精度，且零件形状复杂，孔多角度，一般数控装夹加工很难达到要求，因而采用电火花加工，将两零件配合起来，用同一电极加工，达到加工要求。配合加工时，两零件尺寸较大，电火花加工时需通过3个定位凸台紧配，但无固定装置，因而需要增加工艺螺钉来固定，工艺螺钉的增加在加工中经常使用，选择时需要考虑其加工性能及零件强度刚度，综合考虑后在弹簧孔位置增加两个M10mm的工艺螺钉。

2 加工工艺分析、加工定位与夹具设计

　　零件1与零件2的加工工艺思路基本相同，因而下文以零件1(滑块)为对象，分析其工艺路线的定制过程。零件材料方面用预硬模具钢buclerus 2738，采用P20 MOD+1%NI，硬度达29}33HRC，内外硬度均匀，放电咬花效果极佳。考虑其加工效率及成本，在定购坯料时工件已摆角度，工件上的多个孔及冷却水路都与坯料面成多角度，从而也增加了加工难度。如图2所示，对零件1来说，精坯尺寸为733x114x86mm,重量达到56.Skg，装夹定位存在着一定的难度，且零件有多处细筋位及直角位，须用到普通铣床、加工中心、电火花机等多种加工方法，工件本身又存在多角度问题，在做加工时必须考虑单工序及多工序间定位基准问题。通过分析初步确定加工方案如图3所示，先以基准面A为底面，利用加工中心铣出定位平面1及定位平面2，在定位平面上打上工艺螺钉孔，通过工艺螺钉将零件与垫块及垫板装为一个加工体，得到加工需要的角度，从而能加工出这一方向上的形状。

　　按这方法加工一方向后，这种情况会出现一个突出的问题，另一方向的加工如何装夹及定位，再此需要引人另外一种加工工艺方法，留工艺凸台。一般模具上的镶件为了提高配合精度及减少省模时的工作量，都会在配合面上做避空位，加工时的工艺凸台就考虑做在这些位置上。此零件在A方向上有4个避空位，考虑其加工稳定性，保证加工精度，因而增加4个工艺凸台，如图4所示。在加工完A方向后反向以此4工艺凸台为定位基准，用同样的方法通过垫块及垫板使工件得到加工需要的角度，从而加工出零件的另一面。

　　考虑装夹定位需要同时，还需考虑后续的去余料加工的问题，另一方向加工完后，零件基本加工完成，4个工艺凸台的加工就会成为很大的问题，且通过上面的配合加工分析，4个凸台位所在的面是配合加工面，需要保证精度。因此，综合考虑分析，用同样的方法在另一方向上留工艺凸台，因加工量不大，在避空位置上只需留两个就足够了，如图5所示。同样需要考虑此两凸台的去余量问题，因两凸台在设计时只做在避空位上，无配合要求，因而可通过普通铣床采用手动去余料再抛光的方法达到加工要求。零件在加工过程中需要用到电火花加工，因而基准问题也需要考虑，而工艺凸台可作为电极的对刀基准，在设计时其中一凸台数据要精确，面要光滑，为电极的取数做准备。

　　综合分析工艺编排为:①数控铣床加工工艺平面;②普铣及磨床加工垫块及垫板构建主方向加工角度;③加工中心加工工件主方向，留4个工艺凸台;④电火花加工部分直角位及筋位;⑤加工中心反向加工，留两个工艺凸台;⑥加工中心以两工艺凸台方向定位，加工主方向4个工艺凸台;⑦电火花配合加工3个精度要求较高的导向孔;⑧普铣加工两工艺凸台;⑨抛光。