摘要：实际生产中，针对异型零件（非回转体零件）的车削加工均有一定难度，对单件和小批量生产往往采用四爪卡盘进行装夹，如果遇上大批量生产的零件，则需要采取一些相应的技术措施，如设计专用夹具、改进刀具和加工方法等解决生产中遇到的问题。近年来，随着工业的发展，机械自动化程度不断在提高，为了提高某异型零件的车削加工质量和效率，本文对原来的夹具进行工艺分析，查找问题，并通过对使用设备、夹具和工艺等改进，解决原来夹具加工存在的问题，使其在批量生产中发挥最大的作用。
关键词：异型零件；夹具设计；改进
引言
从加工质量、金属去除量、生产率及设备使用率考虑，车削加工仍然是应用相对较广泛，且经济实用的一种机械加工方式。然而，随着各种精密仪器、零件等的广泛使用，其加工精度与加工质量的要求越来越高，与此同时，在机械制造领域，各种难加工材料被日益广泛地使用以及车削加工数量的增多，使得车削加工的难度不断提高。对于传统的车削工艺，由于在车削过程中通常伴随着切削力大、排屑困难、刀具磨损严重等问题，使得加工质量变差、加工效率降低、加工成本增高。因此，完善加工工艺，优化夹具设计是提高生产效率保障企业经济效益的重要途径。
一、概述
有些零件从几何角度看属异型面加工。正如图1所示。从图中可以看出：零件的加工精度较高，外型面互不垂直，应用通用夹具装夹有一定的难度，如果进行批量生产，可设计工装提高生产效率。原有的加工方案是利用数控的插补功能使用三维实体软件造型（CAXA制造工程师）、编程、在线加工，使用这种方案避免了多次定位装夹，能满足加工要求，但是生产效率较低，表面粗糙度差，刀具路径过长，生产周期长，刀具耐用度降低，诸多因素使得生产成本居高不下。考虑是大批量生产，结合零件自身的特点以及生产效率等因素，可改变生产加工工艺。设计了几套工装夹具，在满足零件生产要求和保证质量的前提下，既提高了劳动生产率，又降低了生产成本。
二、异型零件工艺分析
异型零件如图1所示，材料为黄铜（Hmn58-2），进行资源分配批量生产。这个过程主要是在车床的优化改进过程中，工艺要求是：毛孔内5毫米，倒角 C2，车辆的末端总长度为223。5±0。5毫米，并保证23。5毫米的内孔和水平同轴孔 40 0。25.表面的其余部分按上述顺序处理，总长度为4毫米，最初使用的是 CA6140 进行自然常规的车间测试。
三、车床专用夹具使用分析
本产品选择在CA6140普通车床上加工，并利用专用夹具（如图2所示）进行装夹以提高效率。加工过程中将夹具板安装在四爪卡盘上，并校正，然后将工件大面贴在夹具板上，然后分别用两组M12螺栓和M12的螺母通过工件上φ12．5的孔，将工件连接并夹紧在夹具板上。其加工走刀路线如图3所示。
四、存在问题分析
本产品改进前按照上诉方案加工，本人经批量加工后发现两个问题，具体如下：
1）φ23．5mm的内孔与φ40的孔同轴度无法保证。本产品所使用的夹具形状为板快状，安装时将工件的大侧面帖在夹具板上，下侧面有两颗M6的螺栓定位，左侧面有一颗M6螺钉定位。从定位原理上分析，本夹具以构成六点定位原理，限制工件的六个自由度。先分析工件在夹具中的定位误差，由图一可知，φ23．5的内孔的工艺基准为φ40的外圆，因此定位中就产生了基准不重合误差，如图4所示。
以大侧面定位时，夹具的定位基准在大侧面上，与φ40的外圆的轴心线存在尺寸公差问题，△d1＝（12．15－11．85）／2＝0．15mm，同理，以下侧面定位过程中也存在着同样的问题，△d2＝（90．2－89．8）／2＝0．2mm，这就是说T1和T2将会被代入本工序中来。根据定位误差的使用要求，一般的有公式：△d≤（1／5～1／3）*T
T－工序公差，就是同轴度0．25mm则△d≤（1／5～1／3）*0．25＝0．05mm～0．083mm，也就是说△d最大只能在0．083mm，而本列中仅△d1＝0．15mm一项就大大超过使用要求，并且在没有分析夹具安装误差、夹具的对定误差、加工过程误差，所以说在加工过成中同轴度将无法批量保证。
2）加工效率较低，每班仅生产150至200件。本产品车加工时，端面车两刀至尺寸，保证总长223．5±0．2mm，用时25s，因内孔尺寸公差较大，有0．16mm，可以用φ23．5的钻头一次打出，用时20s。倒角C2，用时8s。工件采用两颗M12的螺栓手工连接并紧固，用时较长50s，那么单件总用时1分43秒，可以说装夹时间占加工用时一半时间，而且劳动强度大，故加工效率低，每班只能生产200件左右。
五、设备、夹具和工艺改进
以上两个问题有一个共同点，都与夹具的设计结构有关，因工件在夹具中的定位误差超差造成同轴度不能批量保证，因夹紧采用手工螺旋夹紧而用时较长，造成加工效率低。为了解决上诉两个问题，我决定对夹具的结构进行改造，并采用了一套新的加工方案，如图5所示。
采用了长卡爪直接夹在工件φ40的外圆上，又采用了液压卡盘，实现自动夹紧、松开。并采用CK6140型数控车床。
相对之前采用CA6140普通车床加工，采用数控车床有以下的优点：1）加工对象的适应性强；2）加工精度高；3）生产效率高，劳动强度低；4）自动化程度高；5）良好的经济效益；6）有利于生产管理的现代化；7）完全适应中小批量加工。
改进后，因长卡爪直接夹在工件的外圆上，定位基准和工艺基准重合，那么基准不重合误差为零，所以同轴度可以批量保证。
采用了液压卡盘使装夹实现自动化，减小了装夹时间，由原来的50S减少到15S。采用CK6140数控车床，使车加工全部实现自动化。这里要注意的是，钻头也可以装夹在刀架上，给钻头做一个夹具（如图6所示），加工过程中由刀架自动走刀，从而达到加工全部自动化。走刀时间由原来的53s减少到40s，这样加起来也就55s，单件加工比原来减少到47s，约一倍时间。至此，每班生产件数有原来的200件提高到350至380件，这样使原来的两个问题都得到解决。
结束语
用于优化改进形状特别复杂的零件，使用家具和优化改进解决方案，在优化改进过程中不断摸索，相同部分的转移优化改进，与家具的应用有关，在汽车和一些汽车上的应用和具体效果结算之后是一个很大的差异，不仅非人工处理程度较高，而且固定对象的可利用因素也得到了更充分的利用。通过非正常手段形状零件的处理，建议对刀具的合理选择和优化改进工艺的施工，随着夹层简单用具的生产，即使是硬质零件，精度也很高，也可以在优化改进技术上取得突破，操作技能可以迅速提高。同时，对批量生产具有一定的应用价值。
参考文献：
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[5]梁炳文主编.机械加工工艺与窍门精选[M].机械工业出版社，2013.
论文作者:杨健伦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：夹具论文; 加工论文; 零件论文; 工件论文; 误差论文; 批量论文; 如图论文; 《基层建设》2019年第12期论文;