多工件鎖緊機構對提升加工效率的創(chuàng)新技術
2019-10-17 來源： 吉林江機特種工業(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)是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要動力之一”，隨著科技的進步，設備迭代，生產(chǎn)加工能力與精度不斷提高，機械加工工藝也隨之向著高精尖邁進，零件的機械加工時間不斷縮短，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質量大幅度提升。但對于一些仍采用固定思維的工裝進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，不能滿足快速換產(chǎn)需求，并嚴重制約生產(chǎn)效率，也不符合工業(yè)生產(chǎn)供給側改革的發(fā)展理念。本文介紹了多工件鎖緊機構與成組加工理念相結合，優(yōu)化加工方法，減少輔助加工時間，具有極好的穩(wěn)定性,保證了零件質量，同時生產(chǎn)效率有了大幅度的提高，達到了降本增效的目的。
關鍵詞：多工件鎖緊機構 加工中心 成組加工技術 工裝夾具
現(xiàn)階段，加工中心廣泛采取傳統(tǒng)的工裝進行加工。通過加工中心工裝及其附著夾具使用的有效性及其實現(xiàn)迅速機動有效進行創(chuàng)新，改進傳統(tǒng)的工裝夾具，實現(xiàn)多工件聯(lián)動成組加工，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。“連接處應力集中嚴重，易引起疲勞損傷”，而凸輪由于有限定角度、行程等自鎖條件，且易受震動而松開，相對不常用。這些工裝夾具歷經(jīng)數(shù)載的摸索改良，其通用性很高，但對于特定零件的加工卻很難實現(xiàn)有效供給。
1 、技術創(chuàng)新原理與方案
“生產(chǎn)過程中的技術改善是通過消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的不增值活動，達到降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期”，工裝夾具設計創(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，對當前的夾具設計方式進行改進，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
首先，增加裝夾工件數(shù)量。通過設計，一次裝夾多個工件，實現(xiàn)同一套刀具在一個時間段內完成更多工件的加工。 其次，將夾具進行細化組合。此設計是將一個夾具完成的任務分給幾個夾具分件聯(lián)動來完成，實現(xiàn)一次夾緊多個零件。設計過程中，需要對工件和機床有著詳細的了解，以保證各個夾具元件位置的合理性，以保證夾具的定位精度。優(yōu)點在于其結果更具開放性和合理性，更便于裝卸工件和清理碎屑。
圖1 改進前夾具實物圖片
最后，改進夾具的夾緊方式。采用聯(lián)動夾緊的方式，將夾緊力在360°回轉方向上進行任意角度的等分，使一個夾緊分件帶動整個鎖緊機構完成多個零件的夾緊，為刀具運行提供更優(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。在保證零件質量的條件下，提高生產(chǎn)效率(見圖1)。通過分析，以改進工裝夾具設計為突破口，從而提高加工效率。多工件鎖緊機構的設計原理是：利用工件較小公差的外徑作為受力面進行夾緊，“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，并在孔內放置8枚扁銷作為定位元件，對零件進行快速定位。采用扁銷作為定位元件，主要起到防錯的作用，也防止零件受公差的影響在裝夾時產(chǎn)生干涉。以螺栓鎖緊機構和楔塊相結合組成聯(lián)動機構。逆時針旋轉12°錐面螺桿帶動8等分的12°錐面楔塊，沿著法線方向一次對多個零件進行夾緊，順時針旋轉則快速拆卸零件。另外，在圓孔的底部分別有1個斜孔便于排氣、排放切削液和殘屑。
根據(jù)零件的結構和設備特點，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。側孔及底部加工時，采用轉臺設備加工，多工件鎖緊機構不安裝扁銷，按平均90°間隔可裝夾4個零件；端面及側孔成型加工時，多工件鎖緊機構須安裝8枚扁銷作為定位，一次裝夾8個零件，集中縮短裝卸零件時間。另外，由于零件臺階較多，毛刺部位相對也多，將機臺清理毛刺理念融入到加工過程中，取消去毛刺工序，更為精進工藝、提高零件的生產(chǎn)加工效率。同時，優(yōu)化數(shù)控加工程序并固化，簡化加工工步和加工路線，縮短更換刀具時間。“應用數(shù)字控制技術進行機械加工,可以使得加工的質量和加工的效率明顯提高(見圖2、圖3)。”
圖2 多工件鎖緊機構原理二維圖
圖3 多工件鎖緊機構實物圖片
2 、創(chuàng)新成果
側孔及底部加工工序，4件/組的加工時間為56min，相當于14min/件（清除毛刺時間約30s），原加工方法單件生產(chǎn)耗時為18min29s。端面及側孔成型加工工序，8件/組的加工時間為135min，單件的加工時間為16min52s（清除毛刺時間約100s），原加工方法單件生產(chǎn)耗時為39min48s。結果表明，采用多工件鎖緊機構確實提高了加工效率，達到減少零件的周轉，縮短生產(chǎn)制造周期，降低生產(chǎn)成本，減少勞動強度等效果，并為一胎多用、一人多機操作提供了有力的技術支撐(圖4、圖5)。
圖4 側孔及底部加工
圖5 端面及側孔成型加工
其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益如表1。
表1 單件生產(chǎn)周期的縮短情況
3 、 結語
多工件鎖緊機構與成組加工理念相結合，優(yōu)化加工方法，減少輔助加工時間，實現(xiàn)快速換產(chǎn)，提高加工效率。通過對工裝夾具設計的改變，使得生產(chǎn)效率有了大幅度的提高，保證了零件質量，而且穩(wěn)定性好。不僅達到了預期目的，還達到了解放操作人員的效果，使其更加貼合一人多機的生產(chǎn)需求。
目前，多工件鎖緊機構已作為專用夾具運用到生產(chǎn)實踐中去。此夾具因其裝夾簡單，夾持零件數(shù)量多、制作成本低等特點可廣泛應用于圓座體類零件的生產(chǎn)加工中，有廣泛的推廣價值。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構與氣動機構相結合，使其更加符合人機工程的需求。也可根據(jù)零件結構特點、加工設備、用途等的不同，進一步深入探究夾具的設計，使其得到拓展應用，提高生產(chǎn)效率。
投稿箱：
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關信息
業(yè)界視點
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年4月 新能源汽車銷量情況
- 2025年4月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 軸承出口情況
- 2025年4月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年4月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)