EDM零件的夾具設(shè)計(jì)及典型零件的加工

1、EDM零件的夾具設(shè)計(jì)及典型零件的加工漆衛(wèi)東 【摘要】 本文以兩排EDM零件的數(shù)控加工為例，較為詳盡地講述了夾具裝夾的改善方案及運(yùn)用CADCAM軟件進(jìn)行典型零件數(shù)控編程加工的工藝方法和步驟?！娟P(guān)鍵詞】 EDM電極零件、數(shù)控加工、工藝引言現(xiàn)代化加工生產(chǎn)中，零件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，批量也越來越大。數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可缺少的加工手段，是關(guān)系我國制造業(yè)發(fā)展和綜合國力提高的關(guān)鍵技術(shù)，在模具設(shè)計(jì)與制造、機(jī)械加工等行業(yè)已非常普及，只有加快數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造水平，才能促進(jìn)我國先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，通常運(yùn)用UG、MasterCAM等先

2、進(jìn)的CADCAM軟件先進(jìn)行產(chǎn)品的3D圖形設(shè)計(jì)，然后根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)設(shè)計(jì)工程圖，加工曲線及邊界，最后根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，擬定數(shù)控加工工藝，輸入加工參數(shù)，生成刀具路徑，生成加工程序并輸送到數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化加工。這些步驟是現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的過程和趨勢，它使傳統(tǒng)復(fù)雜的機(jī)械加工生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)，全部圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和數(shù)控加工編程過程都可以借助CADCAM軟件在電腦上完成，并進(jìn)行模擬仿真加工，大大提高了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率。問題提出本廠有三臺(tái)VMC-850加工中心機(jī)，機(jī)床的主軸最高轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/min,快速進(jìn)給出廠時(shí)設(shè)定為8000mm/min,屬于中檔低速機(jī)，機(jī)加工EDM零件時(shí)平均每個(gè)

3、（包括裝夾及分中，手動(dòng)換刀等）時(shí)間需用時(shí)30多分鐘。2009年8月份時(shí)，因?yàn)閲H經(jīng)濟(jì)形勢的好轉(zhuǎn)，廠里訂單增加，以前加工裝夾方法及編程方法已不能滿足工廠加工的需求，在完不機(jī)加工任務(wù)的情況下，訂單只能外發(fā)，影響工廠的贏利水平。 看到這種情況,我提出在不增加機(jī)器的情況下通過改進(jìn)加工工藝方法來提高生產(chǎn)效率,從而達(dá)到增加工廠收入的方法EDM典型零件的零件圖及毛坯圖如圖1所示：毛坯的材料為銅，這是模具中放電加工所要用到的EDM電極，在模具制造過程中占用比例比較大，以前加工這種工件時(shí)，一般采用單件裝夾單件加工，使用手動(dòng)換刀，每加工一個(gè)工件都需分中對刀，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且加工效率不高，工藝改善后，對于分中

4、臺(tái)處大小相差很少的采用成排加工，每小時(shí)可生產(chǎn)5-6件，相對單件加工時(shí)的1-2件，生產(chǎn)效率有了很大的提高。零件的工藝分析根據(jù)設(shè)備及零件的特點(diǎn)，有針對性的制定如下的加工工藝。1設(shè)計(jì)專用夾具。針對分中臺(tái)大小相差不大的采用成排加工，如圖2，3所示，每次裝兩排，一排為6個(gè)加工工件。 圖2 圖3如工件的分中臺(tái)長寬相差較多的情況下選用如下圖的裝夾方式。擰螺絲采用氣動(dòng)擰緊，氣動(dòng)板手如下圖所示，減少裝夾時(shí)間及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。2運(yùn)用自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換刀，省去了加工工件時(shí)的重復(fù)換刀時(shí)間，不但降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度而且降低了工人在手動(dòng)換刀時(shí)的技術(shù)要求。加工時(shí)為了排屑順暢而采用兩刃硬質(zhì)合金刀具，并且用較高的轉(zhuǎn)速及較大的進(jìn)給

5、量，冷卻時(shí)把旋鈕開關(guān)旋到最大位置，避免出現(xiàn)沾刀情況發(fā)生。3根據(jù)零件的特點(diǎn)，采用UG 軟件編制程式。零件的上部分由于工件加工范圍形狀不一，所以采用曲面挖槽方式加工，下部分分中臺(tái)處一個(gè)刀寬可過，選用2D外形加工，可省去一部分的加工時(shí)間。4針對銅料比較軟，硬度較低的特點(diǎn)，加工夾具時(shí)采用45號(hào)鋼進(jìn)行制造，夾緊刀適中，每次裝夾時(shí)，仔細(xì)清潔夾具與工件接觸面的細(xì)屑，從而保證夾具裝夾平面與工件的被夾緊面完全接觸。5夾具的移動(dòng)部件及固定部件的上下面都需磨平，從而保證平面度，裝夾面在機(jī)床上用百分表校正。刀具路徑的規(guī)劃及選擇1、選用D12的刀具對零件的上部分加工部位挖槽粗加工，主軸轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率為

6、1600mm/min,抬刀速度為8000mm/min每次下刀量為0。8mm，底部分中臺(tái)部分采用2D外形的加工方式加工，一個(gè)加工層只需過一刀就可以完全切削毛坯的多余材料。加工出來效果如下圖：加工出來后在較平坦的區(qū)域會(huì)有比較多的突出部分，如不去除這些突出部分殘料，就會(huì)使在精加工時(shí)刀具受力不均，從而影響到零件加工的質(zhì)量，所以再加入平行銑削里面的非陡峭銑削功能，定義一個(gè)角度范圍，把這些突出部分去除。 上圖的突出部分殘料就已經(jīng)變平滑了 1、選取一把D2的刀具對D12刀加工時(shí)余下的殘料進(jìn)行二次開粗加工，進(jìn)給率給定為800mm/min,轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min,快速抬刀速率為8000mm/min，背吃刀量為

7、0。08mm,加工完這一步驟，開粗就完成了，可以進(jìn)行精加工了。效果如下圖：2、選用D10的平底銑刀對各個(gè)零件的平面部分及垂直面部分精加工，特別是在垂直部分，使用從側(cè)面進(jìn)刀的方式加工，分三次切削(如下圖所示)，每次進(jìn)刀0。06mm,既可保證工件的表面光潔度，又可節(jié)約時(shí)間.在上臺(tái)階平面，因?yàn)橛袀€(gè)火花位，所以要把刀具路徑向下偏置火花位，這樣加工出來，才不會(huì)出現(xiàn)放電加工加工出來深度深于實(shí)際深度。3、選取一把3mm的球頭刀，對工件的上部分平行加等高加工，在比較平潔的曲面部分選用平行加工，在較陡的曲面部分，選用等高加工，這樣加工出來后，就可以保證所加工的所有曲面都有比較好的光潔度。效果總結(jié)由于我對工件的夾

8、具進(jìn)行的改進(jìn)，并在加工上采取了新的加工安排，使得加工中心機(jī)床的效益大大提高，在EDM零件的加工上，基本無需再加工外發(fā)，夾具改進(jìn)前，每加工一個(gè)EDM零件需總用時(shí)30多分鐘，而采用改裝后的夾具一個(gè)小時(shí)可加工5-6件EDM零件，其經(jīng)濟(jì)效果不言而喻。結(jié)束語隨著Pro-E、Mastercam等先進(jìn)的CADCAM軟件越來越普及，制造業(yè)企業(yè)越來越廣泛地使用CAD設(shè)計(jì)和CNC數(shù)控加工。用Pro-E、UG、MasterCAM等先進(jìn)的CADCAM軟件，對產(chǎn)品先進(jìn)行的3D實(shí)體圖的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)零件的加工要求和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)加工曲線，擬定數(shù)控加工工藝，編寫加工程序，生成刀具路徑，輸送到數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化加工，這些加工步驟是現(xiàn)代化機(jī)械加工的過程和發(fā)展趨勢，它改變了傳統(tǒng)的機(jī)械加工