红外仪机械加工工艺论述

1工艺方案的确定

1.1方案分析

三件零件的基准面A面是共同的设计基准。总装后，三个基准面A要统一为一个基准作为整件的装配基准面。方案1：在工艺设计的过程中，若采用常规工艺方法，将各零件分别加工成形后装配，会产生装配后底面基准面不重合现象，不能满足设计要求。方案2：若三个零件采取除底面基准面留余量之外，其余均加工到尺寸；然后，三件进行装配，再一起加工基准面。这样，与一般的以面为基准加工孔的原则相违背，在三件一起加工A面时，需要兼顾各孔轴与底面的平行度，导致A面的加工难度很大，工艺性很差。方案3：如工艺路线采用三件半精加工后装配，统一加工基准A，再以A面为基准，加工各孔，可以保证设计要求。此工艺方案的优点：（1）遵循“基准重合”原则［5］，即设计基准与工艺基准重合。如前所述，三件工艺基准为底面A，底面A亦为设计基准，工艺基准与设计基准重合，可避免基准不重合误差，有利于提高各主要表面的相互位置精度。（2）符合“基准统一”原则［5］或基准不变原则［2］，即采用同一定位基准加工尽可能多的表面，尤其是主要加工面［2］。在工艺设计中，精加工各孔时均采用底面A为基准，避免了因基准转换而带来的累积误差，有利于保证各主要表面的相互位置精度。并且，由于多道工序采用同一基准，使用夹具相似的结构形式，可减少夹具设计和制造的工作量，减少生产准备时间，降低生产成本［5］。（3）在加工过程中，遵循先面后孔的加工顺序，安装定位方便可靠，便于保证平面与孔的位置精度，工艺性好。通过上述分析得出，采用方案3，可满足设计要求，并且加工工艺性较好。因此最终选择方案3。

1.2拟定工艺过程

机械加工工序的安排，着重考虑主要表面的加工顺序。从图2～4中看出，三件零件的主要表面为平面和孔，尺寸精度、形位精度都较高，表面粗糙度较低。为达到设计要求，工艺过程分为粗加工、半精加工和精加工三步。次要表面的加工穿插在各阶段之间进行［2］。但对于那些与主要表面有密切位置关系的次要表面的加工，应放在主要表面的精加工后进行（如：切换框架a中13°锥度，与孔准62H7相接，需要孔准62H7孔加工后才能加工）［3］。粗精加工分开进行，可以消除由粗加工所造成的切削力、夹紧力以及内应力对加工精度的影响［5］，有利于保证零件的加工精度。为了保证零件加工后精度的稳定性，在切削加工中安排热处理工序，消除内应力，克服加工变形，提高尺寸稳定性，改善切削性能［2］。采用时效处理消除铝合金内应力。对于高精度的零件，应安排两次时效工序。拟定工艺过程如下：（1）底板（切换框架a、切换框架b）：下料粗加工热处理（人工时效）半精加工热处理（人工时效）精加工定位面（定位外圆、定位内孔）（2）切换框架a、b装配（销钉定位）精加工安装面装配底板（销钉定位）精加工基准面（研磨）精加工各孔（注：切换框架b中传动轴安装孔被挡住，需要后续加工）拆下切换框架a精加工切换框架b中传动轴安装孔。（3）加工切换框架a中13°锥孔。13°锥孔与准62H7相接，属于与主要表面有密切位置关系的次要表面，应放在主要表面的精加工后进行。

2工艺方案实施

2.1底板

（1）粗加工到图5形状，其中A、B、C、D、E面各留余量1mm，第一次热处理（人工时效）。说明：为了增加定位面覆盖面积，获得稳定可靠的定位基面和对应的夹紧部位，在底板上专门增加两个工艺搭子作为辅助基准，下端两个倒角也先不加工，以便于后面精磨两面及加工B面时装夹。（2）半精加工。加工A、B、C、D、E面，A面留余量0.2mm，B、D、E面各留余量0.5mm，C面留余量0.1mm。第二次热处理（人工时效）。（3）精加工。精磨A、C两面，A面留研磨量0.1mm（与切换框架a、b装配后一起加工基面A时研磨）。精加工B、D、E面到尺寸，加工下端两个倒角到尺寸，去除工艺搭子。（4）与切换框架a、b装配。装配时考虑到加工完成后会再次拆卸，因此在装配部位钻铰销钉孔，配定位销钉。之后三件一起研磨A面，以底板中的A面为基准研磨。至此，底板的工艺结束。

2.2切换框架

a（1）粗加工。公差外圆、孔及端面单边余量1mm，第一次热处理。（2）半精加工。各公差外圆及孔单边留余量0.5mm，底面A留余量0.5mm，其余加工到尺寸。各公差孔端面留余量0.5mm，公差孔定位基准面（如40.5±0.05左端面）留余量0.5mm。第二次热处理。定位外圆加工到尺寸。（3）装配。销钉定位，研磨A面，精加工各面、各孔。（详见4.4总装后工艺）

2.3切换框架

b（1）粗加工。公差孔及端面单边余量1mm，第一次热处理。（2）半精加工。各公差外圆及孔留余量0.5mm，底面A留余量0.5mm，其余加工到尺寸。各公差孔端面留余量0.5mm，公差孔定位基准面（如40.5±0.05左端面）留余量0.5mm。第二次热处理。定位孔加工到尺寸。（3）装配。销钉定位，研磨A面，精加工各面、各孔。

2.4总装后工艺切换框架

a与切换框架b装配后，按以下工艺进行：（1）两件一起精加工A面，留研磨量0.1mm，加工安装用5mm法兰到尺寸，40.5±0.05边加工到尺寸。加工与底板的安装孔。（2）钳：①攻丝，与底板装配，钻铰销钉孔，销钉定位。②研磨A面。研磨时以底板底面为基准。（3）加工中心（卧加）：以A面为基准，加工各平面到尺寸。①切换框架a：加工55±0.05到尺寸，保证各面形位公差。加工准62H7端面到尺寸。②切换框架b：加工44左端面到尺寸与A0.02。（4）标镗：镗各孔。①以A为基面，找正40.5±0.05左端面，镗孔准38H7（切换框架b）、准44、准62H7（切换框架a），保证孔距33±0.03，镗孔准11F6（切换框架a），保证38±0.02。其中，准38H7、准44用样柱测量。②工作台转90°，找正40.5±0.05左端面，镗孔准8H7、准16H7（切换框架a）。③工作台转180°，镗孔准3H7、准5H7（切换框架a），保证11±0.03；（5）钳：拆下切换框架a。（6）标镗：①以A为基面，重新装夹，找正40.5±0.05左端面，镗孔准4H7、准10H7、2-准13，准6H7、准10H7、准9；②工作台转180°，找正40.5±0.05左端面，镗孔准8、准16H7。（7）车：切换框架a中，在花盘上镗一承窝与准47f6配，压车13°锥孔到尺寸。（8）划：各孔位。（9）钳：钻孔、攻丝、去毛刺。

2.5加工结果

加工后对切换框架a、切换框架b、底板的关键尺寸及形位公差进行检测，均满足设计要求，三坐标检测结果见表1（温度：20℃，湿度：40%RH）。

3结论

单个零件的工艺路线设计步骤为：分析零件技术要求主要平面与次要平面分开规定加工方法粗精加工分步进行合理安排热处理添加辅助工序。对有装配关系的多个工件的工艺路线的设计，需要综合考虑各件独自的尺寸精度以及各件之间的关系，找出设计的核心要求，从而设计出合理的工艺过程。本文为此类型的工件加工提供参考。

作者：史彩云 王宏杰 单位：华北光电技术研究所 北京奥依特科技有限责任公司