数控加工在铝合金压铸件去飞边中的应用.pdf

模具制造技术 数控加工在铝合金压铸件去飞边中的应用 郑如祥 中山市第一中等职业技术学校( 广东中山5 2 8 4 0 0 ) 【摘要】户外庭院灯柱是常见的工业产品，其基座大多数是铝合金压铸件。以基座为例探 讨采用数控加工方法去除中大型铝合金压铸零件飞边( 毛刺) 的方法与工艺，提高去飞边 工作的效率与h - r - 质量，从而获得较好的经济效益，具有一定的参考与推广意义。 关键词：数控加工；飞边；工装夹具 中图分类号：T G 6 5 9文献标识码：B T h eA p p l i c a t i o no fN CM a c h i n i n gi nt h eA l u m i n u m A l l o yD i eC a s t i n g sP a r t i n g - L i n eF l a s hR e m o v i n g 【A b s t r a c t 】T h eo u t d o o rc o u r t y a r dl a m pp o s ti sac o m m o ni n d u s t r i a lp r o d u c t ，m o s to fi t sb a s ea r e a l u m i n u ma l l o yc a s t i n g s T a k et h eb a s ea sa ne x a m p l et od i s c u s st h em e t h o da n dp r o c e s so f a d o p t i n gn u m e r i c a lc o n t r o lm a c h i n i n gt or e m o v et h ep a r t i n g - l i n ef l a s h ( b u r r ) o fm e d i u ma n d l a r g ea l u m i n u md i ec a s t i n gp a r t s ，i m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c ya n dp r o c e s s i n gq u a l i t yo ft h ew o r k i n g s i d eo ft h ef l y i n ge d g er e m o v i n gt oo b t a i n e db e t t e re c o n o m i cb e n e f i t s ，i th a sac e r t a i nr e f e r e n c e a n dp r o m o t i o ns i g n i f i c a n c e K e y w o r d s ：N Cm a c h i n i n g ；p a r t i n g - l i n ef l a s h ；f i x t u r e 1引言 我校机械学科对外加工服务工作室接到合作企 业的加工订单，要对一批灯柱基座进行去飞边的生产 任务。该产品是客户订制的户外庭院灯柱的基座配 件，材料是A 3 5 6 ，基座由两块结构相同的零件以螺纹 联接组装而成，最大直径币4 4 3 m m ，高度3 3 4 m m ，壁厚 2 5 r a m ，总量为3 , 0 0 0 个，如图1 所示。该配件采用铝 合金压铸工艺加工成型，压铸成型后，在产品分模面 处产生较多的飞边，由于产品尺寸较大，飞边又厚又 硬，给后续的去飞边工作带来了很大的工作难度，如 图2 所示。 图1 基座 模具制造2 0 1 8 年第5 期 5 7 万方数据 模具制造技术 2 工件工艺分析 目前，较成熟的铝合金压铸件去飞边的方法有： 手工去飞边毛刺、喷丸法去飞边( 毛刺) 、机械加工去 铸件飞边、砂带机磨去飞边毛刺、高压水喷射去工件 毛刺、超声波去工件毛刺、电解去工件毛刺、化学去毛 刺等多种工艺。结合学校车间的现有加工装备，核算 加工成本，初始尝试利用手磨机手工去飞边的方法。 但是由于飞边厚而硬，加工效率极低，完成一个工件 的加工大约需要2 0 m i n ，并且耗材损耗较大，此工艺效 率低质量差。如采购专用的去飞边设备则投人大成 本高，决定选择数控铣加工去飞边的加工工艺，实现 了以较低的生产成本高效质优的完成了生产任务。 3 工装夹具设计 由于待加工工件为大型回转体，无法采用常规的 夹持固定方法，为了提高加工效率，实现的快捷装拆 与定位，实施批量加工，必须设计专门的工装夹具。 工装夹具的设计要点如下： ( 1 ) 采用一次装两个工件的工装方案。为了提高 工装装夹效率，尽可能采取一次装夹多个工件的方 案。我校车间现有的数控铣床型号为V M 8 5 0 ，有足够 的轴向行程完成两个工件的加工，工装设计工件排位 如图3 所示。 k J ( 2 ) 利用弧面定块实现工件的x 、l ，向自由度的限 定。基座工件的外表面是由多段圆弧面组成，利用两 端的的圆弧面进行工件的放置定位。采用一块8 5 0 x 4 5 8 x 2 5 m m 的钢板作为工装底板，为了确保定位圆弧 面的加工精度，先将7 块弧面定位块的毛坯固定于工 装底板上，再运用数控铣加工工艺，分别加工出与基 座圆弧面相配合的两段定位圆弧面。为了减轻工装 重量节约成本，基座中段采用架空结构。弧面定位块 顶面与基座顶面保留2 0 m m 的距离以方便去飞边加 工，如图4 所示 ( 3 ) 运用T 形定位块实现拆装的快速定位与x 轴 周向自由度限定。在中间的弧面定位块顶面安装T 型定位块，工装时T 形定位块的一底面与基座的端口 平面相配合，平面的配合定位限制了基座沿x 轴周向 转动的自由度，同时为了方便装拆，此两平面设置配 合间隙0 1 m m 。安装基座时，先将基座端口平面与T 形定位块底面相配合后，向下压，然后两段圆弧面也 相继与弧面定佗块完成酉已合定佗t n 图5 昕示一 ( 4 ) 运用定位压板机构限定Z 向自由度与防止加 工变形。本工装在每个基座内腔放置两块与弧面定 位块相对应的弧面压板，共有4 块活动的弧面压板。 其作用：一是通过顶部的压紧压板限定工件的z 向自 由度与加工时的跳动，实现了两个基座的完全装夹固 定；二是由于基座为薄壁零件，在加工时会因切削力 的作用而产生形状变形，从而影响加工质量，放置于 内腔内侧的弧面压板从里向外加强了支撑力，避免了 切削变形，确保了加工质量。同时为了消除因每个工 5 8 模具制造) ) 2 0 1 8 年第5 期 万方数据 模具制造技术 件的个体尺寸误差导致装夹不稳产生的切削震动，在 每个弧面压板上加装一块圆形的弹性尼龙垫，再由一 根压紧压板统一对4 块弧面压板施加锁紧力，牢牢地 将两基座锁紧于T 装之卜，如图6 昕示 此工装设计巧妙运用了曲面与平面的配合定位、 压板锁紧、弹性尼龙缓冲等工作原理，实现了一次装 夹完成两工件的加工和快拆快装要求，使得技术人员 能3 0 s 内完成两套工件的拆与装，极大的提高了工作 效率。 4 数控j n r 去飞边 ( 1 ) 加工工件分析。基座的飞边大部分集中于零 件边缘外侧，只需要沿工件的两侧外轮廓进行一次轮 廓刀轨加工即可，因每个工件的个体尺寸与工装装配 等存在误差，为了防止加工过切，在轮廓铣加工刀轨 参数中，侧边留0 4 m m 的部件余量；每个基座内腔有 两处凹弧有小毛刺，则采用平底刀以点钻切削工艺解 决。从分析基座3 D 模型可知，外轮廓最小凹弧的半 径为5 m m ，为提高加工的效率和刀具的使用寿命，选 用t h l O m m 的铝用平底铣刀。 ( 2 ) 数控加工程序编制。结合机床性能与刀具、 基座材料的特性，选用合适的切削用量，制订如表1 所 示数控铣加工工艺。 ( 3 ) 经试验，一次装夹加工总时长为3 m i n 左右，加 工质量高效果好，几乎没产生废品，大大提高了经济 效益，加工刀具轨迹与加工效果如图7 所示。 表1 数控铣加工工艺 工 工步内容刀具 主轴转速 进给速度切削深 余量 步( 转m i n )( m m m i n )度( m m )( m m ) 轮廓铣去除q b l O m m 铝 l3 6 0 01 叫) ( )30 4 外删飞边用平底铣玎 钻削：除 牌渊， 如1O一 内衄j 匕也 5结语 在本加工案例中，通过设计科学的工装夹具，采 用数控加工去飞边的工艺，实现了高效高质的生产， 每个工件加工时长不到2 m i n ，相对比手工去飞边工艺 的2 0 m i n ，效率提高1 0 倍，并且质量更好更稳定，实现 了较好的经济性和实用性。 对于中大型铝合金压铸件去飞边，在缺乏专门设 备而产量不是特别大的的情况下，数控加工去飞边工 艺突显了较好的经济效益。庭院户外灯柱在市场上 有着较广泛的应用，各种灯柱款各异、造型美观，装扮 着的生活环境，这些灯柱的基座结构特点都较为相 似，本文加工案例中所用的数控机床去飞边工艺、工 装夹具设计方案、数控程序编制方案等都有较好的参 考与推广意义。 参考文献 1 】李建伟大面积薄壁铝合金压铸件的缺陷分析与对策 J 】 特种铸造及有色合金，2 0 1 3 ，( 0 8 ) 【2 】治明消除注塑件飞边的解决方案【J 】国外塑料，2 0 1 4 ，( 0 2 ) 【3 】李鹏解决铝合金加工变形的方法 J 新技术新工艺，2 0 0 9 ， ( 0 3 ) 作者简介：郑如祥，男，1 9 8 0 年生，广东中山人，职 业学校机械专业中级教师，从事职业学校机械专业的 专业课与实训课教学与研究。 ( 收稿日期：2 0 1 8 0 2 2 6 ) 模具制造) 2 0 1 8 年第5 期 5 9 万方数据