1活塞的数控加工工艺制订
1.1零件图样工艺分析
该工件材料是PA6（尼龙6），尼龙6吸湿性强，所以加工时不能使用切削液，可使用风冷。工件由外圆柱面、内圆柱面、圆周槽、螺旋通槽（2个）、端面圆柱孔（2个）等轮廓组成。加工数量为1000件，属中小批量生产，前期先加工1件，送检合格后，安排批量生产。零件的尺寸标注基准（对称轴线、大端面、各孔中心线）较统一，且无封闭尺寸；构成零件轮廓形状的各几何元素条件充分，无相互矛盾之处，有利于编程。该零件的外圆、圆槽、内孔等部位的形状、位置尺寸公差为0.1mm或0.2mm，加工精度易保证；难点主要集中在两对称螺旋槽的加工，尺寸精度为170+0.1，其次是端面两对称圆柱孔（2×Ф5孔深20）与螺旋槽的位置角度50°、55°，必须设计专用夹具装夹零件，才可保证批量生产要求，该专用夹具的设计是整个零件各工序加工中的难点。内外未标注表面粗糙度Ra为1.6μm。
1.2装夹方案的确定
该零件的加工需使用三种夹具，四次装夹，其中外形车削部分使用传统三爪卡盘，左右调头，装夹两次。螺旋槽的铣削采用四轴加工中心，使用包容式的气动三爪卡盘（图2）装夹，提高装卸工件的效率，减少夹紧变形。端面两对称圆柱孔（2×Ф5孔深20）的加工采用数控铣床，设计专用夹具装夹（图3）。该角度定位装置，共限制了工件三个不定度，X、Z轴的平移和Z轴的旋转。圆柱销，限制了工件Z轴旋转的不定度，保证了Ф5孔相对于螺旋槽的50°、55°角度位置，圆柱销采用的是可调可换设计，可以根据不同型号尺寸的活塞进行灵活更换和调整高度。燕尾槽插销与端面定位板上的燕尾槽间隙配合，保证了角度定位装置的稳定性。端面定位板是由一个大平面和一个R61的圆弧侧面进行定位的，大平面限制了工件Z轴平移和X、Y轴旋转共三个不定度，R61的圆弧侧面限制了Y方向平移的不定度。通过以上两个定位元件，实现活塞的完全定位。以上两个定位元件可采用硬铝材料，方便制作。夹具体（基础板）的尺寸根据数控铣床工件台加工范围进行设计，争取尽可能大的尺寸，满足夹具一次性装夹几个零件，提高生产率的要求。端面定位板设计成一字排开，螺旋夹紧装置更换成气动夹紧装置，每个零件对应一个角度定位装置，装置的动力由侧向安装的气缸提供。
1.3确定加工顺序和进给路线
加工内容包括：车两端面、车外圆柱、切槽、车内孔、铣螺旋槽、端面钻孔。根据以上所述的加工内容，所需的加工方法有：车削、铣削、钻削。加工顺序如下：①粗车精车Φ900+0.5端。第一步用三爪卡盘装夹，用刀尖角为R2外圆车刀加工端面、Φ900+0.5外圆，用Ф50钻头粗加工内孔，用内孔车刀精加工Φ540+0.1内孔和Φ840+0.1孔深10台阶。既有外形又有内孔的位置建议采用“内外交叉”原则安排加工顺序———先粗加外形，接着粗加工内孔，再精加工外形，最后精加工内孔。②粗车精车Φ122-0.4+0.2端。第二步用三爪卡盘装夹已加工外圆Φ900+0.5端，为了不夹伤已加工表面，可使用Φ91的钢夹套套到Φ900+0.5外圆上，再使用三爪卡盘。先用外圆刀粗精加工端面和Φ122-0.4+0.2外圆，接着用内孔车刀加工端面Φ45孔，最后用切槽刀（单边斜角为5°）加工宽6mm深3.5±0.1mm的槽。③加工170+0.1mm的螺旋通槽。第三步用加长杆的三爪卡盘装夹Φ122-0.4+0.2端，用两刃Φ17键槽铣刀加工两个螺旋通槽。键槽铣刀可轴向进刀，轴向进给到分层深度3mm后再XY方向走刀加工。考虑到加长杆的三爪卡盘卡爪与工件的接触长度短，所以分层以减小切削力，保证加工质量。④加工Φ5深20的两小孔。第四步用专用夹具装夹Φ122-0.4+0.2端，用Φ5麻花钻加工深20mm的两小孔。
1.4刀具的选择和切削用量
根据以上所述的加工顺序，所需的加工方法有：车削、铣削、钻削和倒角等。根据不同的加工方法，选择的刀具和切削参数。
2结束语
数控机床具有加工精度高、自动化生产、效率高等特点。本文先对活塞零件图进行了分析，接着根据零件加工的内容和难点，选择合适的装夹方案，其中Φ5端面孔的加工是整个零件加工的难点，文中对该工序加工所用的专用夹具进行设计，实现多个零件的完全定位，夹紧元件采用了效率高、稳定性好的气动夹紧装置，有效地保证了加工质量，提高了加工效率。事实证明，单件生产（打样板）和批量生产的工艺方法会有很大不同，在批量化生产中，针对某道工序设计和使用专用夹具，可以保证产品的一致性，大大缩短装卸工件的辅助时间，生产率是单件生产工艺方法的几倍，甚至十几倍。当然，本文并未能解决该零件多次装夹，耗费时间，提高夹具设计的成本等问题。在未来数控加工的领域里，利用多轴加工，减少装夹次数是一个发展方向。
作者：葛旺生 单位：肇庆市技师学院
