試論機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)研究

楊興旺

（瓦房店冶金軸承集團(tuán)有限公司，瓦房店 116300）

工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)與功能對(duì)機(jī)械加工來(lái)說(shuō)影響深刻，合適的工裝設(shè)備不僅能提升產(chǎn)品加工質(zhì)量方，還能有效降低生產(chǎn)成本。

1 工藝裝備概述

1.1 工裝概念

產(chǎn)品工件在加工時(shí)，必須將其安置在固定裝備中，使其夠維持一個(gè)不變的狀態(tài)，同時(shí)還要保證產(chǎn)品在受到切削力或者其他外力影響時(shí)，仍能保持之前狀態(tài)，能夠滿足上述工藝要求的設(shè)備稱之為機(jī)床夾具，簡(jiǎn)稱為“工裝”。

1.2 工裝的種類

工裝種類按照不同方向有多種方法，例如以使用特點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行劃分，或以通用性為依據(jù)進(jìn)行劃分。按通用性及使用特點(diǎn)，工裝可分為通用、專用、可調(diào)整、組合以及隨行工裝；按所使用設(shè)備類型可分為車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床工裝及其他機(jī)床。

圖1 閥塊

2 工裝的意義與作用

工裝在工藝生產(chǎn)中有著重大的作用，所以在機(jī)械加工中應(yīng)用十分普遍，工裝在機(jī)械加工中的意義與作用可以總結(jié)為以下內(nèi)容。

2.1 保證工件加工精度，提升產(chǎn)品質(zhì)量

工裝在機(jī)械加工中最關(guān)鍵的作用就是保證工件相對(duì)位置準(zhǔn)確，通過(guò)直接夾緊方法準(zhǔn)確定位的工裝，不僅精度比傳統(tǒng)劃線、找正要高的多，而且還具有穩(wěn)定性高、可靠便捷等特點(diǎn)，進(jìn)而提升加工效率。以閥塊（見(jiàn)圖1）為例，如果要加工出兩組偏心孔，此時(shí)對(duì)孔的相對(duì)位置尺寸提出了較為嚴(yán)格的要求[1]。最初設(shè)計(jì)人員采用“銑—平磨—鏜—車”方案，但是礙于刀具原因，在成本不變情況下將兩個(gè)ф30mm孔轉(zhuǎn)到車序完成，與此同時(shí)出現(xiàn)了工序繁雜化問(wèn)題。基于此，運(yùn)用工裝進(jìn)行處理，它的定位方式比較獨(dú)特，“一面三銷”方式避免了繁雜撞削工序，不僅實(shí)現(xiàn)了普通刀具即可完成一組孔的加工，又保證了產(chǎn)品加工精度，同時(shí)減少了工業(yè)成本。

2.2 提高產(chǎn)品制造率，降低制作成本

機(jī)械加工效率受單件產(chǎn)品加工時(shí)間影響，就技術(shù)層面而言，可采取的措施有兩種：第一，對(duì)現(xiàn)有工藝方案加以優(yōu)化；第二，盡可能減少輔助時(shí)間。在實(shí)際工作中，通過(guò)數(shù)控設(shè)備，不僅能夠確保產(chǎn)品精度，還可以大幅提升生產(chǎn)效率。如果再配備高效工裝，將會(huì)有效削減劃線、對(duì)刀等工作，節(jié)省了輔助時(shí)間。例如利用氣壓等高效傳動(dòng)裝置，可以在短短幾秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)夾緊；使用定位夾具后，可削減找正所需時(shí)間；使用聯(lián)運(yùn)夾緊裝置后，單個(gè)手柄便可實(shí)現(xiàn)多個(gè)工件夾緊工作。

引入機(jī)床夾具后，明顯提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了加工成本。同時(shí)對(duì)崗位工人的技能水平要求更低。

2.3 降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善設(shè)備作業(yè)環(huán)境

在工裝設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該充分考慮操作者作業(yè)情況，盡可能降低作業(yè)強(qiáng)度。當(dāng)工裝投入使用后，應(yīng)當(dāng)確保其裝卸工作簡(jiǎn)便可行。例如對(duì)外圓ф100～300mm，2～3m的長(zhǎng)軸進(jìn)行加工，并獲得兩個(gè)規(guī)格均為ф25mm的通孔，可以采取V型鐵裝夾定位法，但在實(shí)際操作中，深孔鉆床主軸無(wú)法進(jìn)行移動(dòng)，使得第一處孔加工完成后還需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)處理方可進(jìn)行后續(xù)加工，礙于工件體積以及重量影響，作業(yè)者在操作時(shí)強(qiáng)度極大。對(duì)此可以改造車床上槍鉆軸類零件，改造后結(jié)構(gòu)如圖2所示，整個(gè)加工過(guò)程只需要依賴件3、件5兩個(gè)螺栓便可以完成工件移動(dòng)，既提高了工作效率，又緩解了勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖2 改造車床上槍鉆軸類零件深孔用工裝

2.4 擴(kuò)大機(jī)床加工范圍和改變機(jī)床用途

對(duì)于機(jī)械加工企業(yè)而言，機(jī)床設(shè)備是企業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，設(shè)備利用水平直接決定了企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率，也是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升的關(guān)鍵點(diǎn)。對(duì)于單件小批量產(chǎn)品而言，產(chǎn)品規(guī)格繁雜，但對(duì)應(yīng)產(chǎn)品數(shù)量較少，所以出現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備與產(chǎn)品需求相矛盾的問(wèn)題。以機(jī)床為基礎(chǔ)進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，可以有效提升機(jī)床加工產(chǎn)品種類。

以磨床頭為例，傳統(tǒng)萬(wàn)能磨床多以實(shí)心軸為主，可適用于多數(shù)零件加工，但礙于零件總長(zhǎng)限制，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法裝夾狀況。因此可以對(duì)之進(jìn)行改造，改造樣圖如圖3所示，將磨床主軸改裝為空心型，不需要進(jìn)行加工的部位可放入空軸之中，巧妙地將長(zhǎng)軸工件變換為短軸型，此時(shí)機(jī)床加工范圍擴(kuò)大。

圖3 磨床頭架改造樣圖

3 工裝設(shè)計(jì)科學(xué)化實(shí)現(xiàn)措施

3.1 依據(jù)加工需求進(jìn)行工裝應(yīng)用

需要注意的是，工裝并不是萬(wàn)能的，不能不加思考、判斷就隨意運(yùn)用。工裝在設(shè)計(jì)與安裝上都有一定要求，具體體現(xiàn)在時(shí)間長(zhǎng)短、資金支持等方面。如果加工物件不多，消耗時(shí)間短，那么利用工裝設(shè)計(jì)就會(huì)十分浪費(fèi)，并且也不能提升生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。

所以并不是所有機(jī)械加工都可以使用工裝，一定要判斷準(zhǔn)確，才可以達(dá)到節(jié)省時(shí)間、資源的目標(biāo)，反之只會(huì)造成不良影響。

3.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)便通用

目前，我國(guó)各企業(yè)對(duì)于牽引工裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)，在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中都充分彰顯了統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化。但是部分工件對(duì)于加工有著獨(dú)特要求，因此需要對(duì)夾具進(jìn)行改造設(shè)計(jì)工作。此類夾具較為特殊，所需要的制造周期也更長(zhǎng)，當(dāng)工件發(fā)生改變后將無(wú)法再次適用。因此對(duì)于企業(yè)而言，為了節(jié)約成本，在設(shè)計(jì)此類夾具時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮實(shí)際生產(chǎn)狀況，秉承簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械加工中，如果能夠合理運(yùn)用工藝裝備，不僅可以提高工作效率與產(chǎn)品質(zhì)量，還能加強(qiáng)企業(yè)在同行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。另外，通過(guò)工藝裝備，企業(yè)還可以大幅節(jié)約生產(chǎn)成本，解放勞動(dòng)力。在未來(lái)發(fā)展中，企業(yè)要不斷提升工裝設(shè)計(jì)水平，使得工裝設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中發(fā)揮更大價(jià)值，推動(dòng)工業(yè)快速發(fā)展。