成組夾具在機械加工中的應用探討

蔣晶晶

（成都市技師學院,成都611731）

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成組夾具在機械加工中的應用探討

蔣晶晶

（成都市技師學院,成都611731）

摘要：夾具是機械加工中常用的夾緊和定位工件的工藝裝備。隨著現代科學技術的飛速發(fā)展,特別成組制造技術的出現，傳動的制造行業(yè)不得不革新自己的加工方式應對規(guī)模化產品的需求增長。成組夾具最大限度地簡化了生產技術準備工作、降低了生產成本和提高了勞動生產率，成為中小批量生產類型企業(yè)新的生產方式。

關鍵詞：夾具機械加工應用

成組夾具是為了便于加工同一組零件的某一個工序而專門設計的專用夾具。在成組夾具上加工零件，定位簡單，一次裝夾可以完成多個零件的加工，加工后零件的同一性和互換性比較好。隨著多品種、中小批量生產類型的不斷增加，成組加工技術的應用越來越廣泛。本文以在數控加工中心上加工成組零件為例探討成組夾具的在機械加工中的應用。

1 成組夾具的應用實例

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行分類成組加工。如圖1零件圖所示，以加工典型零件固定小支座為例。該零件毛坯精尺寸為150mm× 25.5mm×15mm，零件材料為防銹鋁5A06，塑性和切削加工性能良好，訂單量為3000件，由毛坯到零件加工完成需要在加工中心上完成銑內腔、銑斜面、銑端面孔3個工序。如果用傳統的方法加工，一次只能加工1個零件，裝夾和對刀非常費時。而采用成組夾具進行加工，一次可以裝夾并加工一組相同的零件。

圖1 固定小支座的零件圖

2 成組夾具的功能設計

在機械加工中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，這一要求是由夾具來保證的。因此，對于成組夾具而言，其功能設計需同時滿足夾具在機床上位置正確、工件在夾具上位置正確、刀具相對夾具位置準確、工件與工件之間相對位置準確這四個條件。

在具體加工中，針對一定特征的零件上，需要采用特定的成組夾具。以本案為例，設計時，應該根據工藝過程與定位程度來進行確定，合理選擇定位基準與夾緊力，從而保持零位定位準確。

（1）夾具的結構形狀及規(guī)格大小。從夾具的使用功能看，夾具的結構形狀和規(guī)格大小要滿足結構緊湊、安裝方便、定位迅速、裝夾穩(wěn)定、快速更換這幾個要求。本例中由于零件的個頭比較小，精度要求不是特別高，為了便于裝夾，可以考慮設計成整體式的成組夾具（零件圖如圖2所示，建模圖如圖3所示）。該成組夾具有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)。基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。該設計需要保證夾具的平行度與垂直度符合要求，并且每個槽的尺寸需嚴格統一公差。

圖2 成組夾具的零件圖

圖3 成組夾具建模

（2）夾具的強度設計及材料選用。夾具設計的質量對生產效率、產品質量、廢品率等有著直接的影響，為此，設計時要綜合考慮夾具的實用性、經濟性和可靠性。因為零件為鋁件，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，對夾具的強度、剛度要求不高。本著節(jié)約及便于加工的原則可以選擇45#鋼作為主體材料，該鋼料的抗拉強度不小于600Mpa，屈服強度不小于355Mpa，可以滿足裝夾的要求。

（3）夾具和零件的固定設計。成組夾具的使用包括將夾具固定在機床上和將零件固定在夾具上兩個步驟，裝夾設計如圖4所示，墊鐵和平口鉗將夾具和零件固定在機床的工作臺上。該固定方式最大的特點是對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。

圖4 成組夾具上的多件零件

3 成組夾具的加工特點

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位置正確，先要找到工件坐標系的XYZ值，然后采用機床操作使程序按條形槽間距值偏移加工。圖5、6、7分別為加工的第1、2、3步驟。

該加工的優(yōu)點是減少加工中裝夾零件次數、裝夾難度，減少單件程序加工時間，增加虎鉗夾持面積，減短零件生產周期。缺點是對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5 加工內腔示例

圖6 加工斜面與頂端孔示例

圖7 加工另一端孔示例

4 實際應用情況及效果

為了更好的說明成組技術的高效性，我們分別用普通夾具和成組夾具同時加工一組零件，比較兩者的加工用時和加工成本，得出的結論如下。

（1）應用效果分析。成組夾具應用前，單個零件加工難度較大。主要表現在：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。所以裝夾零件的時候，要特別小心，但是很多不可控因素不能避免（機床原因，裝夾原因），最后很有可能導致零件不合格甚至報廢。因為小零件需要逐件裝夾，逐件加工，所以裝夾時間和程序運行時間用得比較多。

成組夾具應用后，改進了加工程序，減短了零件生產周期，節(jié)約了加工成本。應用前后的用時和成本對比如表1所示。

表1 成組夾具應用前后用時和成本對比

（2）成組夾具應用結論。近年來，成組夾具在車床、鉆床、銑床、磨床上得到了廣泛的應用。開展成組夾具的設計和應用，對保證產品質量，縮短生產周期，減輕操作人員的人力成本，都起到了積極作用。但由于成組技術是找一次基準加工多個零件，因此基準的誤差不可避免，一般只能用在精度要求不高的場合。

To Investigate the Group Fixture in Machining

JIANG Jingjing
（Chengdu Technician College,Chengdu 611731）

Abstract:Grips are commonly used in machining technology and equipment for clamping and positioning of the workpiece. With the rapid development of modern science and technology, especially the emergence of a group of manufacturing technology, innovative drive manufacturing industries have their own way of responding to the needs of large-scale processing product growth. Group fixtures maximum simplifies the production of technical preparations, reduce production costs and improve labor productivity, small batch type of business has become a new mode of production.

Key words:fixtures, machinery processing, application