毕业设计——Jamaica磁盘驱动臂的与加工

1、 JamaicaJamaica 磁盘驱动臂的分析与加工磁盘驱动臂的分析与加工 声声 明明 本人所呈交的本人所呈交的 JamaicaJamaica 磁盘驱动臂的分析与加工磁盘驱动臂的分析与加工，是我在指导教师的指导和查阅，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。集体，均已在文中作

2、了明确说明并表示谢意。 作者签名：作者签名： 日日 期：期： 目录目录摘要 .1引言 .1一、工件的整体分析 .1（一）工件的外形分析 .1（二）工件的尺寸分析 .3（三）工件的工艺分析 .4二、选择毛坯、安装夹具 .5（一）选择毛坯 .5（二）安装夹具 .6三、刀具及切削液的选择 .8（一）选择刀具 .8（二）选择切削液 .10四、程序编辑 .10（一）主程序编辑 .10（二）子程序编辑 .14（三）程序编辑时需要解决的问题 .15五、生产加工 .15（一）选择机床 .15（二）实际生产加工中遇到的问题 .16（三）解决方法 .16总 结 .17参考文献 .18谢 辞 .19 1摘要摘要本文

3、主要介绍了 Jamaica 磁盘驱动臂的生产全过程，主要包括：工件的整体分析、选择毛坯装定夹具、刀具及切削液、程序编辑、生产加工等环节。文中分析了 Jamaica 磁盘驱动臂的加工难点在于它的复杂工艺和尺寸要求，以及处理这些问题的方法和经常在加工生产中出现的一些问题。关键词关键词：磁盘驱动臂、加工工艺、夹具的安装 1引言引言随着现代制造业的发展，数控技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域，远不局限于我们以前所熟知的机械方面，它的领域早以涉及到电子、医疗、工艺等个个方面，而中国作为一个制造业的大国，掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。本文主要介绍了 Jamaica 磁盘驱动臂的生

4、产，它也正是数控加工涉及电子行业的一个实例。随着计算机数量的快速增长，硬盘驱动头的需求也在不断提升，而硬盘驱动头中最重要的一个部件就是硬盘驱动臂，这种硬盘驱动臂外形尺寸比较复杂，精度要求比较高，生产的难度比较大，因此正确的产品分析和精准的加工路径是解决这项问题的唯一方法，本篇将着重讲述产品的工艺分析、加工过程及程序的编写。因为磁盘驱动臂的形状不大，结构复杂，很多尺寸对加工精度要求很高，所以在实际生产中会遇到很多问题，不仅如此，磁盘驱动臂在批量生产中，对机床稳定性要求更为苛刻，只要是因为机床稳定性出了问题，整批的零件都是废品，所以也就要求我们必须要及时做好监测，防止批量化的废品出现。而在我们看似

5、很陌生的一个个磁盘驱动臂，其实一直都在我们的生活中默默的为我们工作，只是我们没有注意到它的存在，如图1所示正是我们电脑里的磁盘内部结构。 图1 磁盘驱动器的内部结构 2一、工件的整体分析一、工件的整体分析（一）工件的外形分析Jamaica 磁盘驱动臂的尺寸要求比较多，主要包括孔径、孔深、高度、长度、圆弧、倒角、位置度、垂直度等，总共需要检测 82 项尺寸，如图 2、图 4 所示工件的上表面就包含孔径、长度、圆弧、位置度等尺寸要求，垂直度和高度主要表现在侧面如图 3，里面不仅包含了高度，还有两个小孔的位置度和工件的垂直度，其中位置度和垂直度对机床设定和机床本身稳定性能的要求比较高，高度和孔深要求

6、机床震动小，孔径、长度和圆弧由于刀具磨损，常常会导致尺寸不准确，而且工件正反两面和侧面都有需要加工的部位和倒角。零件中各部位的英文名称如图 5 所示。因为工件的体积比较小，考虑到成本因素，在加工时加工速度必须要快。由于工件总厚度是 6.49mm，考虑到夹具在不晃动的情况下所能伸出的最长距离，尽量每次加工可以更多的产品，在保证质量的情况下提高产量。图2 工件正面的外形及尺寸图3 工件横截面外形及尺寸 3图4 工件反面外形及尺寸图5 工件各部位的英文名称（二）工件的尺寸分析工件四周的尺寸要求很多也很复杂，如图 6 所示，方框里的数字为尺寸序号，方便于快速查找尺寸，箭头所指的数字为该工件的零件尺寸值

7、，看是复杂的尺寸标注， 4只要稍微分解一下就很清楚了，其中带 R 的均为圆弧尺寸，除 4 号标识 1.18 为该面相对于水平面倾斜度数，4.4 为 12 标识尺寸处的宽度，33.082 为 61、62、64 标识尺寸处的圆弧外，其余尺寸都是以大孔圆心为中心，到该尺寸面的距离。图6 工件的相关尺寸（三）工件的工艺分析依据工件外形及尺寸要求，制定工件工艺步骤如表 1 所示表1 工件工艺步骤序号加工部位刀具号1防夹高T52割 A 基准面余量，粗加工 Camel 高度T523粗加工 Arm .PadT84粗加工大孔，外轮廓，粗铣 7.56 高度T265精加工外轮廓 控制 CAMEL HT 3.58 及

8、 7.56T26加工外轮廓倒角及点 2.8 3.2 孔T157粗加工 2.8 孔T58半精加工 2.8 孔T309精加工 2.8 孔T1110精加工 3.2 孔T611粗加工 PADT812精割 pad 控制 PAD 大小T913去 2.8 毛刺T11 514加工 2.8 倒角T3615精加工 Tear hole 及 R2.0，Fantail R1.8 R2.3T216割槽T1317加工 pad 倒角T1018割 Fantail，控制 Fantail 高度 5.18 及 7.38T5119割 ARM,控制 ARM 大小T1420加工 DATUM A基准面T5221加工 Camel 台阶 控制

9、CMM: 1.04HeightT5122去 FANTAIL 内毛刺 arm 外轮廓毛刺T1423加工 Fantail 倒角T1524加工 CAMEL R12.3 倒角T5225加工 Tear hole, Tubing slot, Arm，3.2 倒角T1926精加工大孔T1727加工大孔倒角及台阶孔T328割断工件T20二、选择毛坯、安装夹具二、选择毛坯、安装夹具（一）选择毛坯为了更大程度的节约成本，加工方法选择仿形加工，在保证能被切到的情况下，尽量减少毛坯用量，考虑到加工次数和夹具的最大伸出长度，最终确定，毛坯总长179.4mm，可加工 5 次，每次加工四片工件，每片工件总厚度 6.49mm

10、，毛坯在被加工完成后会有 25mm 的余量被作为废料处理。如图 7、图 8 为毛坯的实体图。图7 毛坯的形状图一 6图8 毛坯的形状图二（二）安装夹具安装夹具是指机床从夹具的装配到加工调试结束投入生产前的一个过程，在工作台上装夹具前首先先将夹具配好，夹具由底座、夹具面、凸形块、夹具芯、子弹头、垫片、挡板、插销和各种相配套型号的螺丝等组成。安装夹具的基本步骤：定位拉线拉水平面定圆心定 Z 值。1、定位 定位的目的是固定夹具的位置，防止工件与工件之间距离过近而影响到刀具切割。机床有两个工作台，每个工作台有六个夹具，1 号工作台分为 1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6，2 号工作台分为

11、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6，每个夹具都有相对应的坐标。如表 2、图 9 所示。表 2 夹具坐标夹具号夹具坐标夹具号夹具坐标1-1、2-1（X-53.0 Y-55.7）1-2、2-2（X-174.5 Y-55.7）1-3、2-3（X-292,9 Y-55.7）1-4、2-4（X-53.0 Y-189.6）1-5、2-5（X-174.4 Y-189.6）1-6、2-6（X-292.9 Y-189.6） 7图 9 夹具定位2、拉线 拉线如图 10、11 所示，将百分表指针靠在夹具面侧边，当百分表上有一定数值时，用手轮移动 Y 轴，观察百分表指针摆动的幅度。若摆动的幅度大于 10

12、格，就用铁锤敲击夹具底座，敲数值小的相对位置，直到再次拉线时，指针的摆动幅度小于 10 格，拉线完成。 图 10 X 方向拉水平线 图 11 Y 方向拉水平线3、拉水平面拉水平面可用拉线的百分表也可以用定圆心的百分表。拉水平面的目的是保证夹具面的平行，要求的精度很高，在同一个 Z 值下拉夹具面上的四边，要求四边的指针摆动幅度不得超过 0.02。若超过要求值，就要将夹具面换下并重新换夹具面重复上述步骤。 4、定圆心定圆心如图 12、13 用定圆心的百分表，圆心表的精度比拉线表的精度相对要高。定圆心时先要将一个已经将大孔精加工结束的半成品夹在需要定圆心的夹具上，将圆心表伸入大孔中，当表头要靠近大孔

13、内壁以低倍率的进给移动 Y 轴，直到表针有一定的数值是，用手慢慢的旋转圆心表，若圆心表的摆动幅度较大时，这时可以相对应的移动 X 轴和 Y 轴。直到表针的摆动幅度控制在一定范围内。此时观察坐标界面下的机床坐标就是此夹具的圆心坐标，若这时实际坐标与夹具定位时的坐标相差太多时就要将夹具拆下来重新装夹。 8图 12 调表头的倾斜角 图 13 定工件圆心5、定 Z 值定 Z 值相对比较简单，用一把铣刀装在主轴上并慢慢靠近工件上表面，当但移动到接近工件表面时，此时用一张纸不断的在工件表面来回移动移动 Z 轴直到纸移动不了，在这过程中 Z 轴的下降速度一定要放的很慢。此时观察界面上机床坐标的 Z 值，用此

14、 Z 值减去定 Z 值的这把铣刀的刀补就是此夹具实际的 Z 值。在定 Z 之前的工件一定要是一个完整的毛坯工件，且长度控制在一定的范围内，并将毛坯工件插入到挡板的插销上。图 14 设定好的夹具在设定夹具时，需要注意百分表的用法，和敲击夹具的力度，为了不使工件在拉线合格后，圆心偏离太远，一般我们选择紧死一个螺丝，松开一个螺丝的方法敲击，这样的好处是，敲击工件时，工件移动的距离小，这样对后来的定圆心有很大的好处。每台机床有两个工作台，每个工作台最多可以放六个夹具，每台机床放十二个夹具，为了不使在加工中超程，每个夹具都有固定的位置，如图 9 所示。为了保证精度，每个夹具都必须经过严格的百分表拉线定圆

15、心，最后还要经过整体检验，才算合格。实际装夹工件如图 14 所示。由于毛坯定做好后需要在公司截断，所以经常会出现毛坯长短不齐，这样对刀具的安全，和第一片工件的质量造成很大的影响，为防止这种事情的出现，我们做了个量块，在夹好工件后，简单方便的对工件测量，这样既能防夹高，又能防夹低。减少了换刀次数，为公司节省了很多成本。 9三、刀具及切削液的选择三、刀具及切削液的选择（一）选择刀具 由于工件类型复杂，很多尺寸精度要求比较高，所以在选择刀具时，我们尽可能的统一定做，以保证工件加工的尺寸。根据加工工件的具体情况，选用的刀具，如表3 所示。图 15 为实际加工中使用的刀具。表 3 刀具的规格及加工内容刀

16、号工序刀具名称和规格更换刀具或调试所需检测的尺寸T2P13.6X70CL 钻头IPQC 测 3.6 孔径及粗糙；QA 测 3.6 位置度T3P1 8.0 倒角刀IPQC 目测 Bearing hole 倒角:T4P13X10X30 x6CL 铣刀IPQC 目测外轮廓，槽表面粗糙，4.4 大小；QA 测外轮廓 CMMT5P12.6532X70XSD4 钻头IPQC 测 2.8 孔径及粗糙；QA 测 2.8 位置度T6P11.7932X70CL 钻头IPQC 测 Ship comb hole 孔径、粗糙,QA 测位置度T7P11.5x16 CL 钻头IPQC 测 Ship comb hole 孔径

17、、粗糙,QA 测位置度T8P130 x1.0 盘刀IPQC 目测 Arm ，Pad 是否有台阶P132x1.5 盘刀T9P132x2.04 盘刀IPQC 测 Pad 大小，目测 2.8 倒角，Pad 倒角是否偏移有毛刺，Pad 表面是否粗糙，台阶线是否有毛刺；QA测 5.42 大小T10P14.0 x27.2 倒角刀IPQC 测 Pad 倒角是否偏移有毛刺T11P12.784XR0.3X32X6XSD4 钻头IQPC 测 2.8 孔径及粗糙；QA 测 2.8 位置度T13P112.50.39 盘刀IPQC 测槽宽、槽深、槽偏移T14P1631.86/1.0 盘刀IPQC 目测 Arm 粗糙，2

18、.8、1.8、窗口、槽、Arm 倒角是否偏移有毛刺，是否有台阶线，Pad，Arm 大小；QA 测 Arm 高度T15P13.329.5CL 倒角刀IPQC 目测 Window、Arm、Tubing Slot 倒角是否偏移有毛刺T17P19.3 镗刀IPQC 目测 Bearing hole rough、Fishing mark；QA 测大孔孔径T19P13.0 x27.6CL 倒角刀IPQC 目测 Fantail 倒角是否偏移有毛刺T20P1631.0 盘刀IPQC 测 A 基准面，A 基准面背面是否粗糙过切，6.49大小，所有高度；QA 测 Arm 高度T22P11.5X30CL 倒角刀IPQ

19、C 目测 1.8 孔倒角是否偏移有毛刺，台阶T26P16.030CL 铣刀IPQC 目测外轮廓粗糙、毛刺；4.4 大小，大孔大小； QA 测外轮廓 CMMT30P12.74x32x70 xSD4 钻头IPQC 测 2.8 孔径及粗糙；QA 测 2.8 位置度 10T36P12.61.9x29.5CL 钻头IPQC 目测 2.8 倒角P1.63X3.0 盘刀T51P163X2.5 盘刀IPQC 目测 Fantail 倒角，测 1.2 大小，Fantail 处所有高度（2.315,3.515,5.32）T52P163X3.0 盘刀IPQC 目测 ARM 表面是否有台阶,Camel2.315，5.3

20、2 高度T2P22.55CL 钻头目测 A 基准面背面,外轮廓及 Camel 倒角T40P24.0 x90 x15CL 倒角刀IPQC 目测 R8.3 处毛刺，大孔倒角T2P3 2.55CL 倒角刀目测 A 基准面及外轮廓及 Camel 倒角，1.0 倒角T3P30.965x4CL 钻头IPQC 目测 0.5 的倒角，ID Dot 大小及 1.0 孔径；QA测 1.0 位置度T4P30.495x5.5CL 钻头IPQC 测 0.5 孔径及孔深（通孔，盲孔）QA 测 0.5 位置度T21P31.5x6 倒角刀IPQC 目测 Camel 处是否有毛刺，台阶T40P34.0 x90 x15CL 倒角

21、刀IPQC 目测 R8.3 处毛刺，大孔倒角T50P31.7x10 钻头IPQC 测 Tooling Hole 孔径;QA 测位置度T60P31.8xR0.3x6x20 x60 xSD4 铰空刀IPQC 测 Tooling Hole 孔径;QA 测位置度T70P31.65 BACK 倒角刀IPQC 测 Tooling Hole 倒角图 15 加工中使用的刀具（二）选择切削液因为加工的工件材料是铝合金，所以选用 SM-3L 铝合金铝合金切削液来进行加工。 SM-3L 铝合金铝合金切削液用途及特性:与水调成乳化液并且乳化性能稳定，不易滋生细菌，不刺激皮肤，对人体没有危害，使用寿命长久，不含亚硝酸盐

22、,不含酚醛磷硫氯化合物，属新一代环保产品专为铝和金加工而研制，润滑及清洁性良好。有良好 11的防锈性能和置换性。不必另外进行工序间防锈处理，并具有良好的冷却、润滑、清洗性能。切削液的使用方法：1、调配浓度根据加工工艺及工件要求而定,对防锈及润滑性能要求高,可调配浓度高一些,对清洗及冷却性能要求高,可调配浓度低一些。一般使用浓度为 4%6。2、更换不同牌号乳化液时，应将原使用之废液放净，以免影响使用效果。一直使用本品之乳化液，如发现乳化液量不足，可再补入一部分，不必全部更换。四、程序编辑四、程序编辑（一）主程序编辑由于加工时使用刀具比较多，修改起来比较麻烦，所以我们把每把刀的走刀路径全部放入子程

23、序中，这样可以在修改刀具补偿的时候，既能方便的找到该问题是哪把刀加工的，还能及时掉出该刀的子程序，而且每个子程序不会太长，这样方便于查找相关尺寸和刀补，调试起来比较方便，如表 4 所示为主程序。表 4 主程序(JAMAICA REV-04P 4PCS TABLE-1)(1ST PROCESS)(NO ADJUST)/M211机床自动计算产量G100T5(DIA 2.65 GUN DRILL)T52M1M98P1M98P4105防止工件夹高G100T52(DIA 63X3.0 RGH DTM-A-)T8M1M98P1M98P4252割 A 基准面余量G100T8(DIA30X1.0 ROUGH

24、SAW FOR SWAGE HOLE)T3M1M98P1M98P4008粗加工外轮廓G100T3(D8MM B/HOLE CHFR TOOL)T7M1M98P1M98P4003加工大孔倒角，点 1.8，2.8，3.6 孔G100T7(DIA 1.7 PRE-DRILL)T26M1M98P1粗加工 2.8，1.8 12M98P4007G100T26(DIA 6 ENDMILL*FINISHING)T5M1M98P1M98P4026粗加工大孔，精加工外轮廓G100T5(DIA 2.65 GUN DRILL)T30M1M98P1M98P4005粗加工 2.8G100T30(DIA 2.74 CORE

25、 DRILL)T11M1M98P1M98P4030半精加工 2.8G100T11(DIA 2.784 FINISH * REAMMER)T2M1M98P1M98P4011精加工 2.8G100T2(DIA 3.6 GUN DRILL)T8M1M98P1M98P4002精加工 3.6G100T8(DIA30X1.0 ROUGH SAW FOR COMB HOLE)T6M1M98P1M98P4108粗割 PADG100T6(DIA 1.79 GUN DRILL COMB/TOOLING HOLE)T17M1M98P1M98P4006精加工 1.8G100T17(DIA 9.3 BORING BAR

26、)T3M1M98P1M98P4017精加工大孔G100T3(D8MM B/HOLE CHFR TOOL)T4M1M98P1M98P4103加工大孔倒角 13G100T4(DIA 3.0X10CL ARC-R1.5 W-SLOT)T13M1M98P1M98P4004加工大孔倒角G100T13(DIA 12.5 -CCW SAW*WIRE SLOT)T9M1M98P1M98P4013加工 CD 4.4 槽表面G100T9(D32*GANG SAW)T11M1M98P1M98P4009割槽G100T11(DIA 2.784 RE-FINISH * REAMMER)T36M1M98P1M98P4111

27、精加工 PAD,控制 PAD 大小G100T36(DIA 2.6 S/HOLE CHF)T10M1M98P1M98P4036去 2.8 毛刺G100T10(DIA 4 S/PAD CHMR)T52M1M98P1M98P4010加工 PAD 倒角G100T52(DIA 63X3.00 SAW*CUT CAMEL BACK)T14M1M98P1M98P4052粗割 Fantail 短角，割 Camel 控制 5.32 高度G100T14(DIA 63X1.86 SAW-CCW*GANG BODY ARM )T51M1M98P1M98P4014割 ARMG100T51(DIA 63X3.00 SAW

28、*CUT FANTAIL)T52M1M98P1M98P4051割 Fantail，控制 1.2 厚度；G100T52(DIA 63X3.00 SAW*CUT 2ND CAMEL BACK)T4M1M98P1M98P4152割 Fantail,Camel,ARM 中间余量 14G100T4(DIA 3.0X10CL ARC-R1.6/R2.0 )T26M1M98P1M98P4104精加工 Fantail,R2.0G100T26(DIA 6 ENDMILL*FINISHING)T22M1M98P1M98P4126去外轮廓毛刺，精加工 5.102G100T22(DIA 1.5 S/COMB CMFR

29、)T15M1M98P1M98P4022加工 1.8 倒角G100T15(DIA 2.8 C/FER TOOL)T19M1M98P1M98P4015加工 Tear hole ,Tubing slot,Arm cferG100T19(DIA 3.0 FANTAIL C/FER TOOL)T20M1M98P1M98P4019加工 Fantail 倒角G100T20(DIA 63X1.0 SAW*PARTING OFF)T5M1M98P1M98P4120割断工件，控制 6.49M9关切削液M30程序结束由于每个工作台需要加工 6 个夹具，所以每把刀需要被调出六次，为了方便技术员能快速找到子程序，我们把

30、每个子程序编为 41+刀具号，如果使用两次或三次的刀具，子程序为 40/42+刀具号。（二）子程序编辑在加工中，子程序没有编入主程序是为了方便程序员快速查找程序，修改涉及不合格尺寸或表面的相关程序，例如 Arm 加工完成后表面粗糙，因为在加工割 Arm 面的刀具为 14 号盘刀，这时就可以打开 14 号盘刀的子程序 4011 如表 5 所示，调整里面的进给和速度。表 5 子程序 (JAMAICA/D63X1.84 S/SAW GANG BODY ARM) 15(ALL CAN ADJUST)M400打开切削液G90G10L12P32R31.490调用工件坐标系和刀补G0G90G54G40G0X

31、-36.000Y-17.785X、Y 方向快速定位G43Z20.0M4S5000H14Z 方向到安全距离Z-28.5Z 方向快速定位G1Z-29.340F1200Z 方向精确定位G1G42X-5.349Y-2.718D32F170X、Y 方向切削加工G3X-2.330Y-5.529R6.0加工圆弧G1X4.787Y-8.528直线加工M5主轴停止G1G40X25.52Y-51.45F1500刀具离开工件G0Z20.0Z 方向到安全平面M401关切削液M99子程序结束（三）程序编辑时需要解决的问题在编辑程序时我们往往会遇到加工先后顺序不合理的情况，那是我们必须得反复就该尝试，知道该程序能稳定的进行加工生产。记得我遇到的第一个问题时，打孔的转速和进给配合不好，使得工件在精加工完孔后，孔里面依然很粗糙，可能分析的原因如下：1、刀具问题2、切削液没有对好3、机床震动4、程序中的转速和进给配比5、工件没有夹好6、毛坯