多件加工工裝夾具設計與應用

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隨著科技的進步，設備不斷被優化改進，其加工能力、加工精度不斷提高，機械加工工藝也隨之向著高效精準的方向邁進，繁雜的工藝步驟逐漸被優化減少，零件的機械加工時間不斷縮短，生產效率大幅度提高。但對于一些加工工藝簡單的零件，按照傳統加工方法單件加工，其主要工序加工時間遠遠小于工件的裝夾時間、刀具更換時間等輔助時間，生產效率低、勞動強度大。而設計合理的工裝夾具可實現多件或小批量生產，既減輕了工人的勞動強度，又大大縮短了輔助時間，在保證產品質量的同時提高了生產效率。

 

閥桿的工裝設計

 

閥桿如圖4所示。傳統的加工方法是在立式加工中心四軸上，用組合夾具一次裝夾一件，進行兩端槽、扁的銑加工。設計專用工裝（見圖5）后，在立式加工中心四軸卡盤上進行多件加工，每次裝夾4件，完成銑槽、扁工序。工裝采用四個V形槽作為工件定位基準，每兩件采用專用壓板夾緊實現多件加工，降低換刀頻率，提高生產效率。工裝的一側端面設計成六方，三爪自定心卡盤夾緊定位時方便找正，且定位可靠。采用多件裝夾工裝后，生產效率提高50%。

 

銷軸類零件的工裝設計

 

以往加工類似工件用組合夾具V形塊進行加工，一般一次加工2件，輔助時間長，換刀頻繁， 影響加工效率。設計專用工裝（見圖6）后，采用8個V形槽作為定位基準，一個通體定位面作為長度方向定位基準，每次裝夾8件，每兩件用一個壓板壓緊，實現多件加工。該裝夾方法為銷軸提供了輔助支撐，可有效減小內應力變形。該工裝在銷軸類零件加工中具有通用性，可用于φ 18～φ 25mm的銷軸定位，操作簡單，裝夾效率比改進前提高了近75%，總生產效率提高了約35%，每年加工此類零件近2萬件， 經濟效益十分可觀。

 

 

結語

 

針對螺桿、閥桿及銷軸類零件鉆孔、銑方、攻螺紋及倒角等加工過程中存在的換刀頻率高、機床移動行程長、頻繁裝卸工件輔助時間增加及生產效率低等問題，研制多件裝夾工裝，變單件加工為多件加工，在保證質量的前提下，既降低了勞動強度，又提高了生產效率。多件裝夾工裝廣泛應用于生產中，經濟效益顯著。

多件裝夾工裝的設計原則

 

設計的合理與否直接影響到工件的質量、生產效率和加工成本等。在實際生產中，工裝夾具的設計主要依據加工工藝方案和操作人員的經驗，應盡量減少裝夾次數、降低換刀頻率，一次裝夾完成多道工序，節約輔助時間，提高生產效率。設計工裝夾具時，在保證車床加工精度的同時，應本著結構合理、成本低廉及便于安裝拆卸的原則。

 

螺桿的工裝設計

 

螺桿如圖1所示，其加工工藝簡單，且主要加工部位集中在兩端（中間外表面不加工，最后噴涂防腐漆）。傳統加工工藝銑兩側平面時，在三爪自定心卡盤上每次只能裝夾一件，裝夾輔助時間長，生產效率低。而螺桿的生產量大、工期短，單件加工可能會延誤工期。設計專用工裝后，一次可裝夾8件，工裝采用8個φ 15mm沉孔定位，每兩個孔中心割成通槽，槽寬2mm，形成半開口（見圖2）。工裝采用7A04超硬鋁，強度高。因為螺桿中間的外表面粗糙度要求不高，裝好工件以后，利用精密臺鉗夾緊力使工裝產生微量彈性變形，夾緊工件，實現多件加工。采用多件裝夾工裝后，一次走刀可銑削4個側面，刀具行程大大減小，生產效率提高近3倍。

 

因精密臺鉗鉗口高度有限，若螺桿長度＞80mm，采用上述工裝將無法借助精密臺鉗的夾緊力固定工件，因此，根據年生產量設計長螺桿專用工裝夾具（見圖3），該工裝同樣采用與螺桿直徑相同的8個定位孔進行定位，8個定位孔下面分別銑出排屑槽，便于工裝清理。該工裝每次可裝夾8件，每兩件采用專用壓板夾緊，實現多件加工。采用該工裝后，一次走刀可銑削8個側面，刀具移動行程短，同時輔助裝夾時間、更換刀具所需時間明顯縮短，生產效率顯著提高。

 

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