1
零件結構
圖1所示為某新產品中的一個部件，其中一個零件擋油板為鈑金衝壓件（見圖2），從圖樣結構和材料分析，擋油板是用3.5mm厚的10號鋼板，經落料、多次拉伸成形，再經車削加工完成。初步的工藝流程為：下料→落料→拉伸→熱處理→校形→車削加工。從工藝流程可知，需要3套模具和1套車夾具，落料可用車削加工完成，不需專用工裝。前期模具、夾具投入費用大，並且模具、夾具需要一定的生產週期，不能滿足產品的按時交付，影響到產品的研發，為此進行工藝攻關，用機械加工方法在最短的時間內完成此件的加工。
2
圖樣分析
1、零件結構分析
零件結構為盆形鈑金衝壓件，壁厚為3.5mm，盆形邊緣外徑為φ（492.5±0.315）mm，深度為122.1mm，有5個相切圓弧。若轉為機械加工件，則機械強度比鈑金衝壓件低，但從圖1、圖2分析，擋油板在徑向由外圓φ4690 -0.25mm定位及密封，軸向由邊緣端面定位，內孔φ（155±0.031 5）mm裝油封密封，機器在工作時，擋油板防止旋轉件飛濺的潤滑油飛濺到機外，只起擋油作用，不受機械力作用，因此機械加工件的機械強度能滿足要求。鈑金衝壓件轉變為機械加工件，由於壁薄，在機械加工過程中易變形，為此給加工增加了難度，在機械加工過程中要重點考慮工件的變形和裝夾。
2、技術要求分析
外徑φ（492.5±0.315）mm、外徑φ4690 -0.25mm、內孔φ（155±0.031 5）mm及小端面需切削加工，外徑φ4690 -0.25mm為IT10級，內孔φ（155±0.031 5）mm為IT8級，表面粗糙度值最高為Ra=1.6μm。外徑φ4690-0.25mm的作用是徑向定位和密封，內孔φ（155±0.031 5）mm裝油封起密封作用，邊緣端面作軸向定位，其餘面為非加工面，尺寸要求為GB/T 1804的粗糙C級，只要保證型面不與其他旋轉件相碰即可。因此要重點控制外徑φ4690 -0.25mm和內孔φ（155±0.031 5）mm的變形量。
3
選擇坯料
擋油板轉變為機械加工件，從結構看，最好選用鑄件，不但可節約原料，並可減少加工費用。若選鑄鋼件，鑄造時需投入模具，並且鑄鋼件的鑄造缺陷多，當加工為壁厚3.5mm時，易產生滲漏。若選鑄鐵件，鑄造時需投入模具，當加工為壁厚3.5mm時，由於外徑大，易產生斷裂和滲漏。擋油板外形尺寸為φ（492.5±0.315）mm、總高度為130.6mm，無型材坯料可供加工。為此只有選用鍛件，選胎模鍛造比較好，胎模鍛造適用於小批量生產，並且從擋油板的結構看可節約原材料和減少加工費用。
確定材料：選擇材料首先要滿足設計文件的要求，再考慮工藝性和經濟性。設計要求10號碳素結構鋼，但10號鋼在切削加工時易產生粘刀，並且10號鋼的剛性差，若用機械加工方法加工擋油板易產生裝夾變形，增加了加工難度。為此與鍛造廠家溝通，有35號碳素結構鋼可供鍛造，並且鍛造性也好，由於是小批量生產，10號鋼與35號鋼的坯料價格相差不大。35號鋼的機械性能比10號鋼好，且較易切削，能滿足使用要求，為此確定選用35號碳素結構鋼鍛件，技術要求按QJ 500A―1998碳素鋼、合金結構鋼鍛件技術條件。鍛件毛坯如圖3所示，拔模斜度為3°～5°。
4
確定工藝流程
先對圖樣進行分析，擋油板由鈑金衝壓件轉變為機械加工件，結構為盆形，外徑為4690 -0.25mm、內部深度122.1mm、壁厚為3.5mm，在裝夾時易產生彈性變形及塑性變形；加工壁厚3.5mm時，受切削力的作用易產生彈性變形，為此要增加工件的剛性；擋油板的坯料是鍛件，加工為壁厚3.5mm的盆形結構件，切削量大，加工後由於內應力的重新分佈，易產生由內應力引起的變形，為此在加工過程中，要及時消除內應力。
從設計要求看，要重點控制外徑φ4690-0.25mm和內孔φ（155±0.031 5）mm處的變形量。
為了控制變形量，要重點控制兩個環節：一是裝夾變形，二是加工後由內應力引起的變形。工藝流程的安排及加工方法的確定要結合本企業和協作廠家的實際加工能力，在保證零件質量及安全生產的情況下，提高經濟性，確定工藝流程。
按以上分析，確定工藝流程為：鍛造→正火→車加工→正火→車加工→低溫退火→車加工。
1、鍛造及鍛件的正火由協作廠家負責完成，但需方對鍛件圖會籤，鍛件進廠按鍛件圖檢驗，並檢查正火處理記錄。
2、車加工
圖4所示為粗車工序圖，結構簡單，加工精度為GB/T 1804的中等m級及以下精度，坯料質量為138kg，坯料結構如圖3所示。加工機床首選普通立式車床C5112，也可選普通臥式車床C630，由於坯料為鍛件，坯料外徑為508mm，為了夾緊可靠，選用四爪單動卡盤裝夾。具體車加工步驟為：①用四爪單動卡盤裝夾，以端面1為基準，夾外圓φ496mm（坯料外徑φ508mm），夾緊的同時用劃針校準坯料的內孔。車端面2、外圓φ496mm長約35mm、內孔φ150mm及內形尺寸。②用四爪單動卡盤裝夾，以端面2為基準，夾緊外徑φ496mm，夾緊的同時用百分表校準內孔φ150mm，跳動量不大於0.2mm。車端面1、外斜面。
3、正火
通過第一次正火，可消除熱加工（鍛造）中形成的過熱組織；第二次正火使晶粒細化，勻化了組織，提高綜合力學性能，並消除內應力。具體參數：加熱至840～860℃，保溫90～95min，空冷。
4、車加工
圖5所示為車內外形面工序。內外形面由5個圓弧面相切而成，普通臥式車床難以完成，並且加工效率極低，為此選用數控車床。根據企業的實際情況，選用臥式或立式數控車床，首選臥式數控車床，加工排屑好些，本工序的加工精度為GB/T 1804的中等m級，一般精度級的數控車床就可滿足要求，如選Vturn-36數控車床。工件已粗加工，為了提高裝夾速度，選用三爪自定心卡盤裝夾。①裝夾外圓φ494mm（車前尺寸φ496mm），但外圓φ494mm的左端面距端面1的最小距離為105.5mm（136mm－30.5mm），並且夾緊部位的壁厚為18mm，由圖4計算而得，為此用加長軟三爪自定心卡盤夾緊，軸向以端面1定位。車端面2、內孔φ（152±0.2）mm及內形尺寸。②用三爪自定心卡盤裝夾，軸向以端面2定位，反夾內孔φ462.88mm。車端面1及外形尺寸。
5、低溫退火
為了消除切削加工後的內應力，穩定精車後的尺寸，安排低溫退火，具體參數：加熱至580～600℃，保溫70min，隨爐緩冷到250℃以下出爐空冷。
6、車加工
圖6所示為精車工序，加工面為端面和內外圓，最高精度為IT8級、表面粗糙度值Ra=1.6μm，普通車床CW616E可達到要求。此工序選用普通車床加工，其原因一是夾緊處只有3mm，易變形，要用寬軟爪夾緊，粗車後需鬆開三爪，再輕夾工件，並用頂盤頂緊工件，普通車床裝夾方便；二是加工內容為內外圓和端面，無圓弧面。
加工步驟為：
①用三爪自定心卡盤裝夾，軸向以端面2定位，寬軟爪反夾內孔。車φ（155±0.031 5）mm孔口端面（表面粗糙度值Ra=12.5μm）、外圓φ161mm至要求，粗、精車內孔φ（155±0.031 5）mm。
②用三爪自定心卡盤裝夾，軸向以端面2定位，寬軟爪反夾內孔，夾持住即可，用車床尾座頂針頂頂盤，從而軸向頂緊工件，再反夾緊內孔。粗車外圓φ4690-0.25mm及其底端面，外圓留餘量1.2mm、底端面留餘量0.5mm。
③裝夾方式不變，鬆開三爪自定心卡盤，再輕夾內孔。精車外圓φ4690 -0.25mm及其底端面。
閱讀更多 五金衝壓模具設計CAE 的文章
