螺旋曲面铣夹具设计与加工工艺分析

赵明海郭铁虎

摘要：现如今，工业生产对于机械产品的要求越来越多样化，不仅要求机械产品自身的质量要达到一定标准，而且对其自身的精度和配合性要求也越来越高。本文主要是针对螺旋曲面工装夹具的实际设计情况以及相对应的加工工艺进行详细分析和研究。

关键词：螺旋曲面；铣夹具；设计；加工工艺

科学技术快速发展，工业生产等方面对于机械产品的精度要求也越来越高，不仅如此，还需要其自身的配合性良好，这样才能够保证其自身在使用过程中的有效性和质量安全。本文主要是针对螺旋曲面外折角在工作中与另外一件内折角相互配合使用的情况进行分析，其自身主要是起到透明纸导向和折角的作用，透明纸通过螺旋曲面的导向，将纸向上折叠，从而促使将小包烟盒给包装完成。但是在实际操作过程中，如果零件自身出现误差现象，或者是相互之间的配合没有达到标准要求，那么就会直接导致折叠部位出现不齐、松驰散包等质量问题。因此，在这种形势下，要对螺旋曲面工装夹具的实际设计情况以及加工工艺进行分析，并且提出相对应的解决措施，保证其自身的质量。

1.外折角零件的加工工艺分析研究

1.1简单工艺分析

外折角零件材料为2Crl3，在外折角零件加工工艺工序开始之前就已经利用了普通的铣床对其自身的外形进行处理、以及利用钻床来完成钻孔工作以及磨床磨削加工等等。在实际操作过程中，由于是针对螺旋曲面来进行加工，所以其自身的加工余量在一定程度上仍然处于比较多的状态，所以在这种形势下，在实际操作过程中，在加工时，要利用先粗后精的加工方法来进行铣削，之后再留出一定的余量来进行处理。

1.2加工特点分析

在实际操作过程中，在加工过程中，其自身的部位轮廓主要是由螺旋曲线、圆弧以及斜角相互组合而成，从而构成螺旋曲面，从外观上不难看出，其自身的形状相对来说比较复杂，加工余量非常大，在对精度的要求上也比较高，其自身的表面粗糙程度大概在Ra1.6um左右。与此同时，2Crl3材质自身的塑性比较高，其自身在加工过程中，能够出现非常严重的硬化现象，变形也比较大，很容易出现振动，如果在这种形势下，没有采取有效措施对其进行处理，那么就会导致钝角自身出现崩口的现象，这样一来，其自身的表面粗糙度就很难达到要求。总之在实际操作过程中，该零件自身的特点就是无论是加工或者是检验起来都具有一定的难度，针对这种情况，在实践当中，该零件自身的工序应当放在数控铣床上来进行相对应的铣削螺旋曲面[1]。

数控铣床自身具有一定的特点，比如其自身的加工精度相对来说比较高、工件自身的质量也比较的稳定，数控机床自身的精度不会受到任何零件自身的形状复杂性而产生影响。通常情况下，其自身能够控制在0.005至0.1mm之间，在加工过程中，能够最大限度的保证消除一些由于人为操作而产生的误差现象，这样才能够从根本上提高同批零件尺寸的一致性和有效性。在这种形势下，能够从根本上提高产品自身的互换性，与此同时，为装配工作的有效实施提供切实有效的质量保障，促使产品自身的质量更加的稳定[2]。所以，针对这种情况，在实际操作过程中，本工序自身的外折角零件加工螺旋曲面在操作过程中，可以直接利用数控铣床来对其进行加工处理，加工时刀具路径基本上是以从上往下分层的加工路径来实施。

1.3刀具的选用

外折角零件材料为2Crl3，这种材料具有以下几种特点，首先其强度非常高，特别是高温强度以及高温硬度比较高。其次，其自身的塑性比较大，韧性也比较高，通过实践操作的实际情况可以看出，其自身的切削变形情况非常大。另外，其自身的导热率比较低，由工件和切削带走的热量相对来说比较少，导致切削区自身的温度比较高，在这种形势下，刀具就会很容易受到磨损。与此同时，刀具自身的黏附性也比较强，在切削时很容易形成积屑瘤，并且其自身的加工表面很容易形成一种冷硬现象[3]。根据以上刀具自身的几个特点，并且结合实际情况，最终选择钨钢刀具，在加工过程中，可以直接利用钨钢立铣刀开粗，之后利用R3的钨钢球精铣。

2.夹具的制作分析

夹具在实际使用过程中，具有以下方式方法的规律可以遵循，首先，先将定位块放在垫块的凹槽当中，利用两个M8的螺丝将定位锁紧。在完成这一道工序之后，将已经组装好的夹具压装在数控机床工作台上，之后将工件放在底板上与定位块自身距离靠近，利用M5的螺丝对工件自身进行锁紧，之后利用压板来对其进行压紧。在实际操作过程中，可以利用安装的定位元件将工件实现快速的定位，与此同时，该夹具自身主要是利用六点定位的原理来实现定位。所以在这种形势下，其自身的定位元件2对外折角零件起到了一定的限制作用，所以其自身会沿X轴移动、Y轴移动、X轴转动、沿Y轴转动以及W轴转动五个自由度[4]。最后，底板1对外折角零件也会产生一定的限制作用，所以其自身就会沿着Z轴移动。

3.利用夹具安装外折角零件的加工工艺分析

3.1先粗加工图

在实际操作过程中，要建立毛坯，根据实际零件自身的不规则特征，利用最常见的等高粗加工方式，对加工参数进行相对应的设置，与实际情况进行有效结合，这样能够保证参数设置的有效性和准确性。在加工方向的确定上可以利用顺铣来进行确定，加工顺序Z轴有限留出余量0.2mm，刀具参数利用直径为12的钨钢立铣刀，利用从上往下分层往返式的方法来进行切割。在这种形势下，S转动的速度大概在每分钟2500，走刀量1200mm，分层吃刀2mm行距为0.5mm，之后可以直接点击确定，选择加工边界，之后右键可以直接生成加工轨迹。在完成上述各个环节流程之后，可以对其自身的后续问题进行处理，对其自身的后置处理生成G代码，并且将这个代码传送到数控铣床上进行相对应的加工。走刀路径模拟如下图2当中的内容所示[5]。

4.精度校核

在完成上述步骤之后，利用工装夹具在对产品进行加工之后，要送到检验处对其进行严格的检验和审核。在检验过程中，如果其自身的表面粗糙度能够达到1.6um，并且曲面呈现出一种光顺、圆滑的状态，其他尺寸也都符合图纸上的基本要求，那么才能够承认其自身的检验合格，从而提高其自身的生产质量和效率[6]。这样不仅能够从根本上降低刀具自身的成本，而且还能够实现其自身的经济效益最大化。

5.结束语

综上所述，在实际操作过程中，利用工装夹具、改变走刀路线、优化切割参数等各种各样的措施之后，夹具自身的受力条件有了明显的改善和优化。从实践当中不难看出，其自身的加工时间不仅有效的被缩短，而且其自身的生产效率也有了明显的提升。在保证刀具成本有效降低的基础上，能够将经济效益最大化的体现出来，根据图纸的具体要求，并且结合实际情况来完成设计，促使零件自身的外观以及本身质量都能够得到切实有效的保障。

参考文献：

[1]刘艳，杨尚刚，王超.气缸套加工工艺分析及镗孔工装夹具的设计[J].科学之友.2013（10）

[2]王建涛.基于BP神经网络和“改进加权随即数法”的螺旋曲面加工精度预测的虚拟检测系统构建[J].华侨大学.2014（04）

[3]崔方圆.复杂零件的数控加工工艺研究[J].西安工程大学.2016（03）

[4]赵林.基于通用五轴加工中心螺旋锥齿轮数控加工系统的开发[J].天津大学.2010（06）

[5]周晓邑.塑压模型腔回转曲面的加工工艺分析[J].煤矿机械.2010（10）

[6]仲小正.变导程变深度螺杆的车符合加工工艺的研究[J].东北大学.2010（01）