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多工件鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)提升加工效率的創(chuàng)新技術(shù)

2019-10-17 來源：吉林江機(jī)特種工業(yè)公司、一分廠等作者：鄭偉滕林楨林春雨李陽張明

摘要：“工業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ?rdquo;，隨著科技的進(jìn)步，設(shè)備迭代，生產(chǎn)加工能力與精度不斷提高，機(jī)械加工工藝也隨之向著高精尖邁進(jìn)，零件的機(jī)械加工時(shí)間不斷縮短，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提升。但對(duì)于一些仍采用固定思維的工裝進(jìn)行單件加工的加工方式，其繁瑣的裝夾方式及刀具變更等輔助耗時(shí)，不能滿足快速換產(chǎn)需求，并嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率，也不符合工業(yè)生產(chǎn)供給側(cè)改革的發(fā)展理念。本文介紹了多工件鎖緊機(jī)構(gòu)與成組加工理念相結(jié)合，優(yōu)化加工方法，減少輔助加工時(shí)間，具有極好的穩(wěn)定性,保證了零件質(zhì)量，同時(shí)生產(chǎn)效率有了大幅度的提高，達(dá)到了降本增效的目的。

關(guān)鍵詞：多工件鎖緊機(jī)構(gòu) 加工中心成組加工技術(shù) 工裝夾具

現(xiàn)階段，加工中心廣泛采取傳統(tǒng)的工裝進(jìn)行加工。通過加工中心工裝及其附著夾具使用的有效性及其實(shí)現(xiàn)迅速機(jī)動(dòng)有效進(jìn)行創(chuàng)新，改進(jìn)傳統(tǒng)的工裝夾具，實(shí)現(xiàn)多工件聯(lián)動(dòng)成組加工，提高生產(chǎn)效率。其中，較為常用的有如下方法：螺栓夾持法、壓板夾持法、凸輪夾持法等。“連接處應(yīng)力集中嚴(yán)重，易引起疲勞損傷”，而凸輪由于有限定角度、行程等自鎖條件，且易受震動(dòng)而松開，相對(duì)不常用。這些工裝夾具歷經(jīng)數(shù)載的摸索改良，其通用性很高，但對(duì)于特定零件的加工卻很難實(shí)現(xiàn)有效供給。

1 、技術(shù)創(chuàng)新原理與方案

“生產(chǎn)過程中的技術(shù)改善是通過消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的不增值活動(dòng)，達(dá)到降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期”，工裝夾具設(shè)計(jì)創(chuàng)新主要是在提高夾具工作效率的原則下，打破現(xiàn)有生產(chǎn)模式，對(duì)當(dāng)前的夾具設(shè)計(jì)方式進(jìn)行改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

首先，增加裝夾工件數(shù)量。通過設(shè)計(jì)，一次裝夾多個(gè)工件，實(shí)現(xiàn)同一套刀具在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成更多工件的加工。其次，將夾具進(jìn)行細(xì)化組合。此設(shè)計(jì)是將一個(gè)夾具完成的任務(wù)分給幾個(gè)夾具分件聯(lián)動(dòng)來完成，實(shí)現(xiàn)一次夾緊多個(gè)零件。設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)工件和機(jī)床有著詳細(xì)的了解，以保證各個(gè)夾具元件位置的合理性，以保證夾具的定位精度。優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)果更具開放性和合理性，更便于裝卸工件和清理碎屑。

圖1 改進(jìn)前夾具實(shí)物圖片

最后，改進(jìn)夾具的夾緊方式。采用聯(lián)動(dòng)夾緊的方式，將夾緊力在360°回轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行任意角度的等分，使一個(gè)夾緊分件帶動(dòng)整個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)完成多個(gè)零件的夾緊，為刀具運(yùn)行提供更優(yōu)的路線，從而提高加工中心的生產(chǎn)效率。

以某圓座體類零件為例，該零件工序繁瑣，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。在保證零件質(zhì)量的條件下，提高生產(chǎn)效率(見圖1)。通過分析，以改進(jìn)工裝夾具設(shè)計(jì)為突破口，從而提高加工效率。多工件鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理是：利用工件較小公差的外徑作為受力面進(jìn)行夾緊，“而夾緊的作用是保證工件在外力的作用下，不發(fā)生位移”作8等分圓孔，并在孔內(nèi)放置8枚扁銷作為定位元件，對(duì)零件進(jìn)行快速定位。采用扁銷作為定位元件，主要起到防錯(cuò)的作用，也防止零件受公差的影響在裝夾時(shí)產(chǎn)生干涉。以螺栓鎖緊機(jī)構(gòu)和楔塊相結(jié)合組成聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)12°錐面螺桿帶動(dòng)8等分的12°錐面楔塊，沿著法線方向一次對(duì)多個(gè)零件進(jìn)行夾緊，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)則快速拆卸零件。另外，在圓孔的底部分別有1個(gè)斜孔便于排氣、排放切削液和殘屑。

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)備特點(diǎn)，通過分析決定一胎多用，在加工中心上完成二道工序的成組加工任務(wù)。側(cè)孔及底部加工時(shí)，采用轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備加工，多工件鎖緊機(jī)構(gòu)不安裝扁銷，按平均90°間隔可裝夾4個(gè)零件；端面及側(cè)孔成型加工時(shí)，多工件鎖緊機(jī)構(gòu)須安裝8枚扁銷作為定位，一次裝夾8個(gè)零件，集中縮短裝卸零件時(shí)間。另外，由于零件臺(tái)階較多，毛刺部位相對(duì)也多，將機(jī)臺(tái)清理毛刺理念融入到加工過程中，取消去毛刺工序，更為精進(jìn)工藝、提高零件的生產(chǎn)加工效率。同時(shí)，優(yōu)化數(shù)控加工程序并固化，簡(jiǎn)化加工工步和加工路線，縮短更換刀具時(shí)間。“應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工,可以使得加工的質(zhì)量和加工的效率明顯提高(見圖2、圖3)。”

圖2 多工件鎖緊機(jī)構(gòu)原理二維圖

圖3 多工件鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)物圖片

2 、創(chuàng)新成果

側(cè)孔及底部加工工序，4件/組的加工時(shí)間為56min，相當(dāng)于14min/件（清除毛刺時(shí)間約30s），原加工方法單件生產(chǎn)耗時(shí)為18min29s。端面及側(cè)孔成型加工工序，8件/組的加工時(shí)間為135min，單件的加工時(shí)間為16min52s（清除毛刺時(shí)間約100s），原加工方法單件生產(chǎn)耗時(shí)為39min48s。結(jié)果表明，采用多工件鎖緊機(jī)構(gòu)確實(shí)提高了加工效率，達(dá)到減少零件的周轉(zhuǎn)，縮短生產(chǎn)制造周期，降低生產(chǎn)成本，減少勞動(dòng)強(qiáng)度等效果，并為一胎多用、一人多機(jī)操作提供了有力的技術(shù)支撐(圖4、圖5)。

圖4 側(cè)孔及底部加工

圖5 端面及側(cè)孔成型加工

其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如表1。

表1 單件生產(chǎn)周期的縮短情況

3 、結(jié)語

多工件鎖緊機(jī)構(gòu)與成組加工理念相結(jié)合，優(yōu)化加工方法，減少輔助加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速換產(chǎn)，提高加工效率。通過對(duì)工裝夾具設(shè)計(jì)的改變，使得生產(chǎn)效率有了大幅度的提高，保證了零件質(zhì)量，而且穩(wěn)定性好。不僅達(dá)到了預(yù)期目的，還達(dá)到了解放操作人員的效果，使其更加貼合一人多機(jī)的生產(chǎn)需求。

目前，多工件鎖緊機(jī)構(gòu)已作為專用夾具運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去。此夾具因其裝夾簡(jiǎn)單，夾持零件數(shù)量多、制作成本低等特點(diǎn)可廣泛應(yīng)用于圓座體類零件的生產(chǎn)加工中，有廣泛的推廣價(jià)值。在客觀條件滿足的情況下，此夾具依然具有改善的空間，可以將多工件鎖緊機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)機(jī)構(gòu)相結(jié)合，使其更加符合人機(jī)工程的需求。也可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工設(shè)備、用途等的不同，進(jìn)一步深入探究夾具的設(shè)計(jì)，使其得到拓展應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率。

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