成組加工技術(shù)帶來的成倍效益增長

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成組夾具的主要工作原理是將工藝流程相同的加工零件進(jìn)行分類成組加工，使零件達(dá)到良好的同一性和互換性比較好。在多品種小批量生產(chǎn)類型中，成組加工技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛。

一、成組夾具的應(yīng)用實(shí)例

以加工典型零件固定小支座為例。零件毛坯精尺寸為150mm×25.5mm×15mm，鋁材塑性和切削加工性能良好，由毛坯到零件加工完成需要在加工中心上完成銑內(nèi)腔、銑斜面、銑端面孔3個(gè)工序。

圖1 固定小支座零件圖

如果用傳統(tǒng)的方法加工，一次只能加工1個(gè)零件，裝夾和對(duì)刀非常費(fèi)時(shí)。而采用成組夾具進(jìn)行加工，一次可以裝夾并加工一組相同的零件。

二、成組夾具的功能設(shè)計(jì)

為保證加工精度，首先要使工件在機(jī)床上占有正確的位置，因此對(duì)于成組夾具而言，其功能設(shè)計(jì)需同時(shí)滿足夾具在機(jī)床上位置正確、工件在夾具上位置正確、刀具相對(duì)夾具位置準(zhǔn)確、工件與工件之間相對(duì)位置準(zhǔn)確這四個(gè)條件。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)工藝過程與定位程度來進(jìn)行確定，合理選擇定位基準(zhǔn)與夾緊力，從而保持零位定位準(zhǔn)確。

圖2 成組夾具零件圖

2.1 夾具的結(jié)構(gòu)形狀及規(guī)格大小

從夾具的使用功能看，夾具的結(jié)構(gòu)形狀和規(guī)格大小要滿足結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、定位迅速、裝夾穩(wěn)定、快速更換這幾個(gè)要求。該成組夾具由六面體和條形槽兩部分組成。六面體是夾具的基本體部分，條形槽是待加工零件放置區(qū)�；�本體部分的總體尺寸為300mm×130mm×40mm，條形槽部分的尺寸為130mm×25.5-0.04mm×15mm 。設(shè)計(jì)需要保證夾具的平行度與垂直度符合要求，并且每個(gè)槽的尺寸需嚴(yán)格統(tǒng)一公差。

圖3 成組夾具建模

2.2 夾具的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及材料選用

夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、廢品率等有著直接的影響，為此，設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮夾具的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。因?yàn)榱慵�為鋁件，塑性好且尺寸較小，工作過程受力不大且為斷續(xù)切削，因此，需要的夾緊力不大，對(duì)夾具的強(qiáng)度、剛度要求不高，可以選擇45鋼。

2.3 夾具和零件的固定設(shè)計(jì)

成組夾具的使用包括將夾具固定在機(jī)床上和將零件固定在夾具上兩個(gè)步驟，裝夾設(shè)計(jì)如圖4 所示，墊鐵和平口鉗將夾具和零件固定在機(jī)床的工作臺(tái)上。該固定方式最大的特點(diǎn)是對(duì)待加工零件的尺寸同一性要求較高，否則裝夾不緊，降低操作安全系數(shù)。

圖4 成組夾具上的多件零件

三、成組夾具的加工特點(diǎn)

在該零件的加工中，需要先將毛坯材料加工到一定精度，然后裝夾到成組夾具中。為了保證零件的相對(duì)位置正確，先要找到工件坐標(biāo)系的XYZ值，然后采用機(jī)床操作使程序按條形槽間距值偏移加工。

圖5 加工內(nèi)腔示例

該加工的優(yōu)點(diǎn)是減少加工中裝夾零件次數(shù)、裝夾難度，減少單件程序加工時(shí)間，增加虎鉗夾持面積，減短零件生產(chǎn)周期。缺點(diǎn)是對(duì)被加工零件的公差要求比較高，如果被加工的一組零件彼此之間尺寸相差過大，則不容易夾緊，容易打刀。

圖6 加工斜面與頂端孔示例

圖7 加工另一端孔示例

四、應(yīng)用效果及結(jié)論

為了更好的驗(yàn)證成組技術(shù)的效果，通過用普通夾具和成組夾具同時(shí)加工一組零件，比較兩者的加工用時(shí)和加工成本，得出的對(duì)比如下表。

從應(yīng)用效果分析，成組夾具應(yīng)用前，單個(gè)零件加工難度較大。主要表現(xiàn)在：零件的高度太低，需要露出鉗口太多，夾持量比較小，夾緊力度不夠。裝夾零件時(shí)很多不可控因素不能避免（機(jī)床原因，裝夾原因）可能導(dǎo)致零件不合格甚至報(bào)廢。逐件裝夾，逐件加工的方式裝夾時(shí)間和程序運(yùn)行時(shí)間相應(yīng)也會(huì)很多。成組夾具應(yīng)用后，通過改進(jìn)加工程序，零件生產(chǎn)周期縮短，加工成本降低。不過需要注意的是，成組技術(shù)是找一次基準(zhǔn)加工多個(gè)零件，因此基準(zhǔn)的誤差不可避免，可能不適用于精度要求極高的場(chǎng)合。

遠(yuǎn)祥

這類夾具最好是有標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品購買，自己設(shè)計(jì)制造成本也比較高的。

軍CSJ

來，我這里有一種形狀奇特的鑄件……