以手機外殼為代表的3C產品的外觀表達的作用相當重要,其產品輪廓高光倒邊已是一種時尚甚至成了標準。產品外形多為流線型設計,壁薄,要求具有足夠的強度、硬度和剛度;幾何公差要求高,造成其加工制造難度大,又因為其社會需求量大,產品使用壽命要求長;因此,迫切需要一種效率和質量可靠性高的工藝技術。本文對材料為5052鋁合金沖壓毛坯的橢圓形鋁合金振盤邊直接高光加工進行分析研究。
1零件特點
橢圓形鋁合金振盤采用沖壓毛坯,外形為橢圓形(橄欖)冠,由于設計和沖壓毛坯時有變形,邊緣為變曲率,但是曲率變化值不大,需加工的是外輪廓倒角為45°的等高高光面(直紋曲面),尺寸精度和位置度要求高,需要選用高精度的設備,設計可靠的夾具,采用合理高效的加工工藝。產品圖如圖1所示。
2加工工藝設計
在保證產品質量的前提下,應充分考慮生產周期、設備、成本、夾治具和環保等因素,根據企業自身實際,積極采用先進工藝和裝備,不斷提高企業工藝水平。加工工藝設計方案如下:1)加工設備采用企業現有的2.5軸、主軸轉速為60000r/min的高光機[1];2)夾具采用結構簡單,裝夾定位可靠,夾緊方式為氣動,速度快、效率高的專用夾具;3)加工刀具采用刀柄直徑為6mm的焊接式金光石高光成型刀;4)刀軌路徑2D輪廓銑(關鍵是要將3D曲面銑轉換成為2D輪廓銑);5)采用一次裝夾完成全部加工內容的方案,使工序盡量集中,以確保產品精度能滿足橢圓形鋁合金振盤工藝能力和設計圖樣技術要求;6)整個生產線采用酒精冷卻加工,并要求在整個生產過程中做好防銹和產品保護,全部加工面嚴禁碰傷;7)設計加工工藝路線為粗銑外輪廓斜面→精銑(高光)外輪廓斜面(倒角)→吹風防傷包裝(用吸塑盤)[2]。
3關鍵工藝及夾具設計
3.1關鍵工藝設計
3.1.1粗、精銑外輪廓斜面加工設備采用企業現有的主軸轉速為60000r/min的高光機。采用一次裝夾完成粗銑外輪廓斜面→精銑(高光)外輪廓斜面(倒角)全部加工內容。加工完成后,應先目測整個工件加工面有無大小邊、沙眼以及邊距大。ū匾獣r測量加工尺寸)等。工件在拆裝過程中嚴禁碰傷。3.1.2刀軌設計刀軌設計方案比較表見表1。方案2是先使用隨機床的在線輪廓掃描儀取得3D輪廓曲線再以其編程加工,加工后,高光邊均勻(見圖2);但是加工每個產品前均要經過掃描再編程加工,單位產品所消耗時間長,本產品生產實測耗時為92s/個。方案3采用曲面銑或3D輪廓銑[3],對于本產品生產采用3D輪廓銑,實測耗時為65s/個。方案3加工效果如圖3所示。方案4則考慮到人的眼睛對有比照特征的事物的大小分辨率≥0.04mm,一般≥0.15mm,采用2D輪廓銑和刀軌偏置補償,在夾具設計時,應保證產品定位的準確性、一致性,并通過夾具形狀調整和鎖緊力,盡可能將沖壓變形(公差內)進行復原。對于無法整理復原的變形毛坯,則通過適當的刀軌偏置補償,使高光邊均勻光亮。通過嘗試,成功地將該產品高光直紋曲面的曲面銑加工或3D輪廓銑加工轉換成2D輪廓銑加工,加工效果如圖4所示。對于本產品生產采用2D輪廓銑,實測耗時為13~15s/個?梢,在保證產品質量的前提下,極大地提高了加工效率,為該類產品的類似加工提供了一個優質高效的加工方案;因此,根據企業自身實際和成本效益,應選擇方案4。
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