一种标牌的机加工工艺探讨

一种标牌的机加工工艺探讨

熊定贵,黄楠

中国电子科技集团公司第五十研究所 

摘要：目前我所绝大部分产品面板上的标识、刻字所在表面的载体基材均是与面板同一材料，与面板一体同时机加工而成的；部分刻字表面加工难度大，且比较浪费原材料。本文内容涉及到的是某产品的一种活动刻字表面，零件名称为标牌，单独加工而成，材料与面板材料相同。

关键词：

单体结构、更换、材料、工时、成本

一、概述

某产品的面板上共计两种尺寸共十九（6+13）处刻字，为了与其他设备配合安装，方便观看，该产品的刻字内容所在表面均为梯形斜面，如图1所示。如果按照以往常规的机加工方式，将此产品的刻字表面与面板一体同时加工，则面板坯料尺寸变大、原材料消耗增加，铣削加工量同步增加，同时由于我们日常加工的工装夹具不方便铣削斜面，铣削斜面加工难度也变大；加工成本显著增加；而且最重要的因素是如果该产品的其中一处刻字损坏或者需要重新刻字，则整件面板的刻字表面都需要进行二次机加工以保持一致，否则造成面板外观不良且尺寸与原图纸尺寸不符合现象，损失较大。基于设计的原理及加工合理性等因素，因此特设计该零件刻字表面为单体结构，具体形状则根据安装位置和图纸尺寸设计成一种嵌入式梯形条状零件，名称为标牌。此标牌脱离面板主体成为单体结构，材料选用与面板材料相同，经过机加工而成。与常规刻字表面而言，优点在于结构灵活，可单独加工、控制尺寸方便；同时原材料坯料尺寸也相应减少。标牌可以单独更换或者维修，避免了整件修理而造成的其他缺陷。

图1  产品刻字表面示意图

二、图纸分析

根据标牌设计图纸分析，此标牌长度为两种规格：19.50和11.50；宽度和厚度一样，外形及倒角一样，表面粗糙度Ra6.3，机加工完成后表面经过导电氧化和喷塑处理。标牌的外形长和宽尺寸公差为-0.1—-0.2，其余尺寸及角度未标注公差；图中未标注尺寸公差及等级按《未注公差的线性和角度尺寸公差》GB/T1804-2000 m执行。 图中未注形位公差及等级按《形状和位置公差未注公差值》GB/T1184-1996 K执行。其详细尺寸见图纸所示；标牌的材料为硬铝LY12 R、GB3193-92，与产品主体材料一致。

三、机加工工艺方案分析

1、机加工工艺方案

根据标牌图纸的形状、材料、尺寸及结构形式分析，此标牌属于六面体加工和钻孔攻丝M2.50-6H深3.5勿穿，标牌底部安装面为四周45°倒角，标牌正面为圆角倒角2-R0.50；难点在于两个斜面的加工。每批产品需要此零件共950件，属于批量生产零件。根据现有机床设备、加工条件等，结合日常零部件加工的工艺方案，确定此标牌的机加工工艺方案如下：

1.1 机加工方案1、

备料→热处理→铣→线切割→铣→钳→镀涂→喷塑；即零件毛坯料经过热处理后进行粗铣，将板料铣至厚度为标牌的长度尺寸19.50，再转入线切割工序割成单件，割出标牌的梯形外形尺寸（4个面），经过铣工序进行孔M2.50-6H的底孔位置点孔，钳工工序钻底孔、攻丝、修锉各边倒角至图纸要求，如图2所示。最后进行表面电镀、喷涂处理。

图2  线切割零件图                           图3铣削加工阵列零件图

1.2 机加工方案2、

备料→热处理→铣→数控铣→线切割→数控铣→钳；即零件毛坯料经过热处理后进行粗铣，铣至两个大平面要求的厚度尺寸，再经过数控铣工序铣削标牌的5处表面（柱状阵列），如图3所示，包括倒角；由线切割工序割断“柱状阵列”，钳工工序用工装钻孔、攻丝。达到图纸尺寸要求。最后进行表面电镀、喷涂处理。

2、方案效果及对比分析

上述两种方案，加工出的标牌零件尺寸均符合图纸要求，均能正常装配。

2.1 从加工工时方面分析：(均以100件为例)

方案1各工序工时：铣削工序：4.5454h；线切割工序20.4545h；钳工工序：18.1818h；100件总工时为43.1817h。

方案2各工序工时：铣削工序：0.3846h；数控铣：4.23077h；线切割工序4.03846h：数控铣：3.653846h；钳工工序：9.03846h；100件总工时为21.3461h。

由此计算出方案2比方案1工时少21.8356h，即方案2较节省工时。

2.2 从加工便捷性分析：

方案1涉及机加工的工序有铣、线切割、铣、钳4道工序；方案2涉及机加工的工序有铣、数控铣、线切割、数控铣、钳5道工序；从工序上看，方案1工序有4道，方案2工序有5道；方案1工序比方案2少，直观上看加工更方便快捷；由于工序少1道，也减少了周转时间。方案1由于是线切割割出单件的4处大面，可以不进行热处理，节约工时约4小时左右。

2.3 从产品尺寸分析：

方案1、方案2加工完成后的产品经检验，尺寸均符合图纸要求。但是方案2更节约原材料，节约成本。

2.4 从产品外观分析：

方案1加工的产品，由于4面是线切割割出的，所以粗糙度较大，粗糙度值Ra 3.2以上；方案2加工的产品，由于6面均是数控铣床铣削加工而成，表面粗糙度较小，粗糙度值Ra 1.6以下。零件表面经过电镀、喷涂以后，方案1的产品外观明显比较粗糙，有颗粒感；方案2的产品外观较光滑，视觉效果较好。如图2、图3所示。

2.5 综合分析比较：

通过以上分析及对比，我们可以看出，两种机加工工艺方案各有优势，均能加工出合格产品。但是从更进一步的对比及分析可以看到方案2的经济性和产品外观优势明显高于方案1。所以我们可以优先采用方案2进行机加工此标牌，以获得更大的加工效率和经济性。

当然，同一零件产品的机加工方法有很多种，此标牌也还有别的机加工方法，我们在此就不一一列出了。除了机加工方法，此标牌也可以根据批产品数量情况采用非机加工方法如压铸方式，利用模具进行压铸加工出标牌外形，再由钳工进行钻孔、攻丝，也能达到图纸尺寸要求。此文中不做机加工之外的加工方法讨论。

四、结论

通过对标牌机加工的两种方案的对比，我们可以看出，一件零件产品，在编制机加工工艺时，在保证产品尺寸合格、质量符合要求的前提下，不仅要考虑零件加工的便捷性、可靠性，同时也要考虑零件加工的经济性和外观质量，使加工零件在符合图纸要求的基础上，加工工时更短，加工成本更低，加工效率更高。