優(yōu)化夾具設(shè)計及助推效率提升探析

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摘要：中國制造2025指出：制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)變成多樣性，夾具在產(chǎn)品加工過程中的作用日益凸顯。如何優(yōu)化夾具設(shè)計，提升產(chǎn)品加工效率，成為工藝工程師亟待解決的問題。本文通過作者所在單位產(chǎn)品加工過程中夾具的優(yōu)化設(shè)計，滿足產(chǎn)品加工需求，提出了一種夾具設(shè)計的新思路。

關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計；相似夾具；推廣應(yīng)用

0引言

“工欲善其事，必先利其器”，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)變成多樣性，夾具成為產(chǎn)品加工過程中的利器。如何優(yōu)化夾具設(shè)計，保證對產(chǎn)品加工進行有效的控制，提升產(chǎn)品加工效率，成為工藝工程師亟待解決的問題。本文作者選取公司加工的典型產(chǎn)品，介紹了產(chǎn)品在珩磨加工過程中裝夾方法，通過對夾具優(yōu)化、相似性夾具應(yīng)用，有效減少了產(chǎn)品加工過程中夾具的數(shù)量，并通過合理夾具設(shè)計提升了產(chǎn)品加工效率和加工精度，使產(chǎn)品的工藝性、經(jīng)濟型得到了顯著提高。

1產(chǎn)品改進前狀態(tài)

珩磨作為內(nèi)孔表面精磨加工的一種工藝方法，在筒體類產(chǎn)品加工過程中廣泛使用，它能有效地提高尺寸精度、形狀精度及減小Ra值。我公司目前使用的是善能SV-490立式珩磨機。在機床驗收時，作為驗收標(biāo)準(zhǔn)中的一項，廠家提供了產(chǎn)品3360-2以及687完整的夾具圖紙。以產(chǎn)品3360-2為例，廠家分別提供了65工序粗珩以及92工序精珩夾具，如表1。表1中可以看出：兩道珩磨工序僅僅是定位形狀的改變，就重新設(shè)計與產(chǎn)品定位形狀相適應(yīng)的定位法蘭，有幾道工序就會有幾種不同的定位法蘭；為了和機床附帶的基座相配合，定位法蘭的尺寸都比較大，最大包絡(luò)直徑為囟197，長度則因產(chǎn)品不同而不同。隨著珩磨產(chǎn)品的不斷增多，所有的珩磨夾具設(shè)計都沿襲了機床廠家提供的這種設(shè)計思路，如圖1。這就造成了改進前存在諸多問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面：淤相似夾具越來越多。從圖1中可以看出，幾乎所有的珩磨夾具結(jié)構(gòu)都是相似的，并且大小尺寸也都很接近；于每種夾具使用頻次不一。由于產(chǎn)品訂單的原因，部分夾具甚至只使用了一次，就閑置下來，造成了極大地浪費；盂產(chǎn)品材料和機加時間的浪費。由于夾具結(jié)構(gòu)相似，均為直徑囟197，長度根據(jù)具體產(chǎn)品而定，而備料尺寸基本為囟200以上，所需的加工時間較長。

2產(chǎn)品改進措施

通過前面的分析，珩磨夾具設(shè)計思路調(diào)整應(yīng)著重注意以下三個方面因素：盡量減少大尺寸夾具的設(shè)計；充分利用已有夾具；盡量做到裝夾方便。以公司生產(chǎn)的產(chǎn)品7001珩磨夾具設(shè)計過程為例，如圖2。此產(chǎn)品為典型的外筒類產(chǎn)品，45工序為粗珩磨工序，70工序為精珩磨工序。45工序的產(chǎn)品剖面示意圖及三維視圖如圖3。在設(shè)計夾具初期，通過尋找相似產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)3360-2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及長度與該產(chǎn)品接近，所以查閱3360-2珩磨夾具，如圖4。工作原理分析：圖4中囟73尺寸與3360-2外圓配合，確定產(chǎn)品中心；25尺寸與產(chǎn)品扁平面配合，防止產(chǎn)品在珩磨過程中轉(zhuǎn)動。本次設(shè)計夾具時，充分利用這兩個尺寸，再重新設(shè)計新的過渡襯套。需要注意的是，在設(shè)計時要注意保證裝配完后，珩磨機床附帶的氣動壓板能壓住產(chǎn)品，以確保產(chǎn)品在珩磨過程中不能軸向竄動。為了解決定位可靠，裝夾方便，特別在過渡襯套設(shè)計了兩個凹槽，在配合使用定位銷，使產(chǎn)品定位可靠，裝夾方便。產(chǎn)品裝夾剖面示意圖、三維視圖及制造夾具如圖5。為增強夾具通用性，保證相似產(chǎn)品加工，通過分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，此產(chǎn)品70工序和45工序產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)基本相似，只是與銷子配合的孔尺寸變大了，那么70工序夾具只需在45工序夾具的基礎(chǔ)上將銷子更換為大直徑的銷子即可，無需再重新制作新夾具。此舉充分體現(xiàn)了當(dāng)初的設(shè)計思路，即減少大尺寸的夾具、充分利用現(xiàn)有夾具和裝夾牢靠方便。

3設(shè)計思路推廣應(yīng)用

將此夾具設(shè)計思路廣泛推廣應(yīng)用公司多項產(chǎn)品的珩磨及其他工序夾具設(shè)計中，以公司產(chǎn)品3972-4的兩道珩磨工序為例，3972-4也是筒體類產(chǎn)品，45工序是粗珩磨，110工序是精珩磨。產(chǎn)品剖面示意如圖6。與上例不同的是此產(chǎn)品較長，達到了706mm，所以在45工序珩磨時現(xiàn)有的珩磨夾具都不能借用（若借用現(xiàn)有夾具，就無法使用機床附帶的氣動壓板），需要重新設(shè)計。設(shè)計過程不再贅述，夾具示意圖、三維視圖及制造夾具如圖7。100工序和45工序產(chǎn)品結(jié)構(gòu)外形從外圓加工為異形，按照新的設(shè)計思路，盡量使用已有的夾具，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化的比較，重新設(shè)計了一個過渡襯套，在110工序時配合45工序夾具一起使用。過渡襯套三維結(jié)構(gòu)及夾具完整裝配圖如圖8。通過此思路來優(yōu)化設(shè)計夾具，對公司多項產(chǎn)品夾具設(shè)計進行普及、推廣應(yīng)用，同時對新訂單中產(chǎn)品的尺寸形狀進行分析，結(jié)合同類型產(chǎn)品已有夾具，可快速高效的加工更多的產(chǎn)品，提升了產(chǎn)品的加工效率，滿足了產(chǎn)品交付節(jié)點，獲得了客戶的好評。

4結(jié)束語

在原夾具的設(shè)計過程中，每個產(chǎn)品每道工序?qū)?yīng)一套夾具，雖然堅持了專項專用的原則，但通過實踐檢驗，很大程度上浪費了加工時間，周期不足以滿足產(chǎn)品交付需求。通過新的夾具設(shè)計，確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提高了效率，同時夾具制作更加容易。目前按這種方式設(shè)計的夾具廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品的批量生產(chǎn)中。優(yōu)化夾具設(shè)計，助推效率提升，是企業(yè)發(fā)展的需要。堅持問題導(dǎo)向，轉(zhuǎn)換工作思路，通過夾具的優(yōu)化設(shè)計，快速高效的加工產(chǎn)品，是我們工藝工程師的不懈追求。夾具設(shè)計上的這些寶貴的改進經(jīng)驗可以合理地輸入到新項目的設(shè)計中，具有很好的參考價值。

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作者:高云龍 單位:西安慶安航空機械制造有限公司