快換隨行模塊化工裝在結構件零件加工中的應用

閆鯤飛 王建新

[摘要]本文是通過對零件特性的總結，針對零件加工裝夾方式、定位基準的選擇、工序加工過程相似性，進行統(tǒng)一設計思路，設計制造工裝夾具，使零件的裝夾、工裝的調整能夠快速進行，并保證零件加工質量的可靠性 ，提高裝夾效率，縮短產品加工周期等，同時，它也會將加工裝夾過程的柔性化程度大幅提高。

[關鍵詞]零件特性;夾具;柔性化

1.引言

夾具是定位裝夾工件的一種工藝裝備，在切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等。機床夾具的種類多，通常按使用范圍可分為外購標準工藝裝備、通用工藝裝備、組合工藝裝備，專用工藝裝備。從不同的角度還可對機床夾具進行分類，如：按所應用的設備分類有車床夾具、銑床夾具等。另外目前一些先進的工裝夾具還可分為成組夾具、快換夾具、隨行夾具、模塊化工裝等等。

2.先進工裝零件加工中的應用

結構件零件，尤其是小批量生產的結構件零件具有結構復雜、批量小等特點，這給夾具的選擇上帶來了一定的困難，通常各企業(yè)在生產這些零件時大部分采用專用夾具，這種選擇夾具方式的優(yōu)點在于在生產中較為穩(wěn)定，可以保證每批零件的加工需求。一旦零件結構因發(fā)動機需要改變結構時，原有專用夾具報廢的同時，重新派制新的夾具，增加成本的同時，還需要1至2個月的生產準備周期，使得企業(yè)生產滯后，因此結構件零件制造夾具的選擇至關重要，從近期看可以影響到零件的生產效率，從長遠看會影響著一個企業(yè)的效益。

2.1快換夾具在航空中小零件加工中的應用

快換夾具就是將傳統(tǒng)的專用夾具上的某個元件或某幾個元件進行改造，使得該夾具在裝夾零件以及夾具自身更換等環(huán)節(jié)上節(jié)約一定的時間，從而提高生產效率。

這類夾具是將傳統(tǒng)的裝夾方式進行改變，如：螺紋壓緊方式改為凸輪壓緊方式，有效的節(jié)省了零件夾具所用的時間。同時這類夾具與機床間還可以進行快速的更換，如：制造兩個托板，每個托板與夾具母體連接是采用高精度定位氣動夾緊的方式，這樣可提高夾具的自動化水平。在機床工作時，使用氣動多件快換夾具，操作者可在另外一套托板上拆裝零件，充分利用設備工作時操作者空閑時間，提高機床利用率;一次裝夾多個零件，減少機床停機次數(shù)，提高零件加工效率60%以上;通過氣動底盤使裝夾工件的托板與機床連接，實現(xiàn)快速更換，安裝方便、快捷，有效降低操作者裝夾工裝的勞動強度。該夾具利用一次裝夾多個零件及高精度重復定位來實現(xiàn)多件加工及快換功能，大幅度提高零件加工效率，減少操作者因機床運轉而產生的無效生產時間。

雖然快換夾具相比于傳統(tǒng)的專用夾具在結構上有了較大的進步，在一定程度上提高了生產效率，降低了工人的勞動強度，但該類夾具只適用于定位面較為規(guī)則、批量相對較大的零件，對于一些具有異形面、批量較小的零件，優(yōu)勢不明顯。

2.2隨行夾具在結構件零件加工中的應用

由隨行工裝可引入工裝夾具系統(tǒng)的概念，在傳統(tǒng)意義上將，工裝夾具是針對零件在制造過程中某一道工序進行準備的，相對于其它工序的夾具是相對獨立的，但國際上較為先進的工裝夾具理念為零件的每個工序都是彼此聯(lián)系的，各工序之間所使用的工裝夾具是相互聯(lián)系的，這樣既可成為一個系統(tǒng)，比如說零點定位系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以消除工序間的定位誤差，而隨行夾具就是這個系統(tǒng)中的一部分。夾具隨著零件一起周轉，同時統(tǒng)一個加工設備的“接口”，這樣可消除工序間的定位誤差。

在我們的思維當中，零件的加工精度取決于加工設備的加工精度。在夾具系統(tǒng)面前這種理論是不對的，利用精度較差的設備一樣能夠加工出μ級精度的零件來，原因就在于系統(tǒng)數(shù)字化制造。在零件整個加工過程中，利用夾具系統(tǒng)，做到設備接口的統(tǒng)一（即機床本身每次裝夾的重復定位誤差控制在5個μ以下，同時設備與設備之間裝夾的接口做到統(tǒng)一，如銑床與車床之間），設計、工藝、測量基準的統(tǒng)一（從第一道工序下料開始一直到加工到成品，始終都是統(tǒng)一的基準），利用這些手段規(guī)避由設備、人為帶來的誤差。整個的加工過程因為各方面的統(tǒng)一做到了無縫聯(lián)接，而無縫聯(lián)接需要的統(tǒng)一的平臺就是他們所使用的夾具系統(tǒng)。

2.3模塊化工裝在結構件零件加工中的應用

在結構件零件制造中最常用的模塊化類型為成組夾具，即運用成組技術，把幾何形狀、尺寸、功能要素、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族（組），按零件族制定相應的成組加工工藝進行加工，然后進行設計成組工裝夾具。采用成組夾具可擴大零件的加工批量，減少零件品種，便于采用高效方法，提高生產率。舉例說明一下，如：某類零件的鉆孔工序，此類零件孔與基準面間的距離是一個變量，不同零件該尺寸的數(shù)值不同，此類零件其它部位相同，這樣即可將零件的定位面做成一個可調機構，通過定位面的快速變換即可調整出新的工裝。另外還可以通過快速更換某個定位塊的方式進行調整，如將卡箍類零件切開時的銑加工夾具，根據(jù)零件的直徑制造不同的定位塊，更換定位快即可滿足不同直徑卡箍類零件銑加工的需要，而不用派制多套專用夾具，降低了零件的加工成本，省去了因派制多套專用工裝帶來的生產準備周期長，零件交付不及時的風險。這類工裝的重點在于該類工裝只適用于可歸納成零件族（組）的零件，對于沒有相似特征的零件并不適用，應用面較窄，由于這種缺點，制約了該類工裝在結構零件的推廣使用。

2.4數(shù)控設備中轉換夾具在結構件零件中的應用

轉接夾具是夾具系統(tǒng)衍生而來的，即運用統(tǒng)一“接口”的理念，將不同零件的銑加工工序（或是其它加工工序）所使用的夾具與該“接口”進行統(tǒng)一對接，這樣可以實現(xiàn)不同零件銑加工夾具在加工設備的快速換裝，以此來提高生產效率，節(jié)省因夾具更換帶來的對到找正時間。運用該轉換“接口”可對現(xiàn)有專用夾具資源進行改造利用，即統(tǒng)一夾具上固定孔之間的尺寸，實現(xiàn)與轉接夾具的快速對接，即可實現(xiàn)工裝夾具的快換。

3.結束語

以上介紹的一些較為先進的工裝都具有各自的優(yōu)點，實現(xiàn)的效果都是提高生產效率，降低生產成本，但每種夾具都有各自的片面性，所以，還得根據(jù)承擔零件的特點進行分析、歸類，采用多類型工裝組合使用，這樣才能實現(xiàn)航空中小零件的柔性化制造，提高零件生產效率、降低成本，才能使我們的企業(yè)在競爭中立于不敗之地。

參考文獻

[1]盛步云.柔性焊接夾具設計.汽車技術，2001年

[2]《機床夾具設計手冊》.上海科學技術出版社，2004年