軌道交通裝備小型產(chǎn)品機(jī)加工裝夾的研究及應(yīng)用

唐岳

摘 要：軌道交通裝備行業(yè)，常有各類(lèi)空心件、形狀特殊件、加工工藝復(fù)雜件等小型產(chǎn)品。這類(lèi)產(chǎn)品往往需要銑削、鉆孔等機(jī)加工，一般使用上壓固定、電磁平臺(tái)、手工打磨等傳統(tǒng)裝夾方式。如果進(jìn)行批量生產(chǎn)，這種方法不僅生產(chǎn)效率低下，機(jī)床占用率高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，而且勞動(dòng)強(qiáng)度也很大，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。本文通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)比，根據(jù)產(chǎn)品的外形、加工工藝等方面，從經(jīng)濟(jì)性、合理性、效率性方面，制作專(zhuān)用的工裝夾具，解決小型產(chǎn)品在批量生產(chǎn)過(guò)程中，加工質(zhì)量差、工效低等問(wèn)題。在降本增效的同時(shí)，為后續(xù)類(lèi)似產(chǎn)品加工提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新;自制;降本增效;可行性;成本

1 概述

在日常生產(chǎn)過(guò)程中，通常遇到空心件、細(xì)小件、形狀特殊件、加工工藝復(fù)雜件等，都沒(méi)有高效快捷的辦法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，且生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量差、無(wú)法一次固定。

傳統(tǒng)的加工工藝、加工周期長(zhǎng)、無(wú)專(zhuān)用工裝、產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證、工作效率低。這迫切需求一種先進(jìn)加工方法，快速解決上述問(wèn)題。

2 小型產(chǎn)品加工現(xiàn)狀的分析

常見(jiàn)工藝性差、質(zhì)量難保證產(chǎn)品，主要分為三種類(lèi)型：

2.1 外形復(fù)雜、全周邊坡口加工

存在問(wèn)題：如加工尺寸為130*60*8 mm且有R30的半圓，全周邊需要倒C5的坡口，由于產(chǎn)品尺寸過(guò)小，常用的電磁平臺(tái)磁力分散，導(dǎo)致加工過(guò)程中容易移動(dòng)，需減少切削量，稍有不慎將導(dǎo)致報(bào)廢。

人工成本：如下表所示，加工256件需要人工成本1 520.64元。

刀片成本：一次性合格率為55.5%，產(chǎn)品在加工中產(chǎn)生位移，導(dǎo)致刀片損傷。產(chǎn)品不合格件數(shù)為256*44.5%=114件，每次使用四片刀片，平均損傷2片，單價(jià)115元/片，成本為114*2*115=26 220元。

2.2 細(xì)小矩形產(chǎn)品單邊加工

存在問(wèn)題：產(chǎn)品為30*20*10 mm的矩形支撐板，銑削50度坡口且留4 mm頓邊，傳統(tǒng)方法無(wú)法裝夾。該類(lèi)配件為人工打磨，坡口度數(shù)靠經(jīng)驗(yàn)保障，質(zhì)量穩(wěn)定性低。打磨灰塵四起，對(duì)環(huán)境響應(yīng)大，影響身體健康。

2.3 細(xì)小無(wú)棱角產(chǎn)品全周邊加工

存在問(wèn)題：外輪廓為Φ168安裝板，厚度8 mm，加工Φ146的凸臺(tái)，深度2 mm。產(chǎn)品面積小、厚度薄每一件都需找正，試切，每件加工1小時(shí)。稍有不平在加工中就會(huì)跑偏，造成報(bào)廢。

3 簡(jiǎn)易工裝的確定與設(shè)計(jì)

（1）針對(duì)加工工藝多元化的產(chǎn)品，根據(jù)加工要求、外形特點(diǎn)等進(jìn)行不同的工裝設(shè)計(jì)與制作，最終實(shí)現(xiàn)小型產(chǎn)品加工工效的提升。

（2）針對(duì)外形復(fù)雜產(chǎn)品加工全周邊坡口，根據(jù)產(chǎn)品外形制作一個(gè)適合電磁平臺(tái)，既能精準(zhǔn)定位、又能完全夾緊的工裝，更實(shí)現(xiàn)多件一次多件高效加工。

（3）針對(duì)細(xì)小規(guī)矩形產(chǎn)品加工單邊，由于外形較小，只能根據(jù)產(chǎn)品角度要求、自制小型齒狀角度工裝，將單件打磨改變成多件平面加工。

（4）針對(duì)細(xì)小無(wú)棱角產(chǎn)品加工表面，根據(jù)產(chǎn)品的特性（無(wú)棱角），給安裝板制作“安全固定套”（制作專(zhuān)用夾具）。

4 簡(jiǎn)易工裝的實(shí)施與應(yīng)用

通過(guò)仔細(xì)分析加工中的實(shí)際困難，引用三個(gè)特例進(jìn)行分析：

例一：外形復(fù)雜、全周邊坡口加工的小型產(chǎn)品

選擇板料厚度不超過(guò)產(chǎn)品鈍邊9 mm的邊料作為工裝的底板，根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸，從一次裝夾單件轉(zhuǎn)變成能一次裝夾多件。

（1）方案設(shè)計(jì)。工裝分為兩個(gè)部分，橫向定位約束、縱向定位約束，從而可保證產(chǎn)品在加工過(guò)程中，不會(huì)因吸附力不足而跑偏廢板。

（2）使用過(guò)程展示。1）拆除導(dǎo)磁塊，將產(chǎn)品直接吸附在平臺(tái)上，省去導(dǎo)磁塊時(shí)間;2）裝夾前清除放置產(chǎn)品、工裝區(qū)域內(nèi)的鐵屑和雜物，保證產(chǎn)品安全加工、工裝能正常使用;3）將產(chǎn)品依次放入工裝內(nèi)，橫向、縱向裝夾，全面定位。

例二：細(xì)小規(guī)矩形單邊銑削小型產(chǎn)品

虎鉗可夾緊的范圍只有200 mm，加工產(chǎn)品的角度為50度。根據(jù)三角函數(shù)計(jì)算，畫(huà)圖設(shè)計(jì)工裝，再通過(guò)上工序下料切割兩件200*62 mm齒狀工裝模型，通過(guò)斜著擺放工件，夾緊工件，實(shí)現(xiàn)一次多件加工且保證產(chǎn)品度數(shù)。

（1）方案設(shè)計(jì)。根據(jù)產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)齒狀工裝，適合虎鉗的安裝方式。

（2）使用過(guò)程展示。1）將齒條工裝嵌入虎鉗夾緊;2）用壓鐵邊敲產(chǎn)品、邊擰緊虎鉗，使產(chǎn)品不會(huì)因外力擠壓而不能完全貼合在工裝上面;3）批量裝夾12件，確定角度，使用平面銑削一次成型;4）優(yōu)化刀具，利用可轉(zhuǎn)位刀具（有45度/50度/55度/30度）加工平面，充分利用已磨損的廢刀片，實(shí)現(xiàn)多件平面加工坡口。

例三：細(xì)小無(wú)棱角產(chǎn)全周邊加工小型產(chǎn)品

（1）方案設(shè)計(jì)。根據(jù)產(chǎn)品的特性（無(wú)棱角），給安裝板制作“安全固定套”（制作專(zhuān)用夾具）。

（2）使用過(guò)程展示。1）“固定套”的實(shí)施：使用為6 mm銑削出外觀尺寸250*250 mm的“安全固定套”;2）產(chǎn)品只需對(duì)一次刀，最終實(shí)現(xiàn)一次就好、一次就準(zhǔn);3）通過(guò)工裝定位，實(shí)現(xiàn)一次裝夾，往復(fù)使用。

5 簡(jiǎn)易工裝使用效果

5.1 外形復(fù)雜產(chǎn)品攻關(guān)效果

（1）質(zhì)量：產(chǎn)品一次性加工合格率從55.5%提升99.8%。

（2）效率：由一次1件到1次加工5件，裝夾工效提升了400%。

（3）節(jié)約成本：人工成本+刀片成本+工裝成本=872.47+26 105+2 000=28 977.47元。

1）人工成本：如下表格目前已節(jié)約總成本872.47元人民幣;2）刀片成本：攻關(guān)后刀片正常磨損加工，加工256件產(chǎn)品成本為115元。節(jié)約成本=26 220-115=26 105元;3）自主設(shè)計(jì)制作工裝節(jié)約費(fèi)用約2 000元人民幣。

5.2 細(xì)小規(guī)矩形產(chǎn)品攻關(guān)效果

攻關(guān)前：需加工支撐板數(shù)量300件，打磨1件10分鐘（包括測(cè)量角度）。

人工成本=（300*10）/60*23.76=1 188（元）

需要班次=（300*10）/60/8=6（個(gè)）

攻關(guān)后：一次性裝夾12件，只需要20分鐘（包括輔助時(shí)間）。

人工成本=（300/12*20）/60*23.76=198（元）

需要班次=（300/12*20）/60/8=1（個(gè)）

（1）千葉磨片損耗成本：打磨10件就需要更換一片千葉磨片，300件則需要30片，損耗成本= 30*31.75=952（元）。

（2）攻關(guān)后刀片成本：因使用已達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的刀片，成本為0。

攻關(guān)前總成本=人工成本+千葉磨片損耗=1 188+952=2 140（元）

攻關(guān)后總成本=人工成本+刀片（廢刀片）=198（元）

節(jié)約成本=攻關(guān)前總成本-攻關(guān)后總成本=2 140-198=1 942（元）

（3）效率與質(zhì)量前后對(duì)比：

攻關(guān)前：質(zhì)量靠員工經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量安全性不高，合格率80%。

攻關(guān)后：工裝一性裝夾12件上機(jī)床加工，效率提升1 100%，合格率100%。

5.3 細(xì)小無(wú)棱角產(chǎn)品攻關(guān)效果

（1）生產(chǎn)效率由原來(lái)的1件/時(shí)，提高3件/時(shí)，效率提升200%。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量，原來(lái)每5～10件有1～2件加工跑偏;現(xiàn)專(zhuān)用夾具加工，無(wú)報(bào)廢情況，合格率從80%提升至99%。

（3）節(jié)約成本：通過(guò)前后對(duì)比，使用專(zhuān)用工裝加工可以在對(duì)刀、試刀、調(diào)程序、改參數(shù)上，節(jié)約36.9小時(shí)和878.1（元）。

通過(guò)三種案例的實(shí)施成效分析，可以得出使用針對(duì)小型產(chǎn)品使用專(zhuān)用工裝，可極大提質(zhì)增效，如下表：

6 結(jié)論

本文從三個(gè)不同案例進(jìn)行分析、對(duì)比，探討了小型產(chǎn)品加工的質(zhì)量、工效提升方法，以及工裝的制作思路，通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有加工工藝、細(xì)化加工細(xì)節(jié)、制作專(zhuān)用工裝，解決了小型產(chǎn)品難生存的問(wèn)題。在該類(lèi)方法的保障下，成功實(shí)現(xiàn)了小型產(chǎn)品的高效、質(zhì)優(yōu)的生產(chǎn)加工，從而達(dá)到降本增效的目的。

該方法已固化到多種小型產(chǎn)品的機(jī)械加工工藝當(dāng)中，且嚴(yán)格按照機(jī)械加工工藝卡片執(zhí)行，此方法推廣范圍非常廣，后續(xù)所有車(chē)型中小型產(chǎn)品加工都可以運(yùn)用此方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖繼德，陳寧平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.