T型冷拔鋁合金型材加工工裝

袁 林 趙文忠

（中國電子科技集團公司第二十研究所，西安 710068）

隨著我國制造行業(yè)及其體系的發(fā)展和完善，輔助加工的工藝裝備得到了快速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，復(fù)雜零件生產(chǎn)中數(shù)控程序調(diào)整、工裝夾具準備和刀具準備等加工準備時間較長，是制約生產(chǎn)效率的主要因素之一。一般加工前準備時間達到了整個生產(chǎn)周期的20%以上[1]。對于一些形狀復(fù)雜或難加工的零件，加工精度及零件的變形程度是由加工工裝決定的[2]。一套好的零件加工工裝在經(jīng)濟性、實用性、可靠性和安全性方面都對零件加工起到了至關(guān)重要的積極作用[3]。

T型型材就是材料截面為T形的型材。T型鋁型材零件一般加工長度較長，零件特征在腹板和翼緣上，很難一次性加工整個零件，所以要進行二次定位及加工。對于零件精度要求高的零件，必須保證零件精度達到要求。因此，需要設(shè)計一套針對T型型材加工用的工裝，以提高生產(chǎn)效率，保證零件的精度。

1 零件工藝性分析

T型冷拔鋁合金型材零件普遍較長，需要在腹板上加工缺口、在缺口翼板處加工孔以及在腹板側(cè)面加工孔。在以上零件特征中，精度要求高的尺寸是缺口底邊與翼板表面的距離尺寸和缺口的長度尺寸。因此，在設(shè)計工裝時要注重這兩處特征的設(shè)計，并保證在加工腹板缺口時零件不會變形。

典型的T型冷拔鋁合金型材零件，如圖1所示。零件的長寬比較大，在腹板上有兩處矩形缺口，兩個缺口的尺寸相互獨立。腹板側(cè)面的間隔安裝孔和翼板上每個矩形缺口處的5個孔距離尺寸精度要求一般不高。

圖1 T型冷拔鋁合金型材零件

2 工裝設(shè)計和加工

工裝整體框架的適用性越接近產(chǎn)品制造需求，越容易滿足工裝的設(shè)計要求，包括定位需求、裝夾需求、支撐需求等[4]?；诹慵拱?、翼板以及零件的整體特征，應(yīng)該設(shè)計出一種既能滿足加工矩形缺口底邊與翼板面的距離尺寸精度，又能滿足缺口的長度尺寸精度的工裝。此類零件加工數(shù)量大，要在確保零件加工效率的基礎(chǔ)上，保證零件尺寸精度要求。因為此類零件的長寬比較大、質(zhì)量輕、加工易變形、個別尺寸精度要求高以及加工效率要求高，所以在工裝設(shè)計時，可以考慮一次裝夾多個零件同時加工，以滿足零件加工的高效率要求。零件矩形缺口處加工時必須做加固設(shè)計，避免零件加工過程中出現(xiàn)變形。同時，要在保證零件各矩形缺口之間的長度尺寸的前提下，保證矩形缺口尺寸。

綜合以上分析及構(gòu)思，經(jīng)過多次論證及仿真，最終得到了適合此零件加工要求的工裝組合，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 工裝組合結(jié)構(gòu)示意圖

工裝設(shè)計的原則是在力求滿足零件要求的基礎(chǔ)上，使工裝模塊結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定[5]。本工裝組合采用鋁合金材料加工而成，分為工裝組合1和工裝組合2兩種。工裝組合1由基座1、壓板1-1、壓板1-2和螺釘3（標準件M8×30）組成。工裝組合2由基座2、壓板2-1、壓板2-2和螺釘3（標準件M8×30）組成，其中壓板2-1與壓板2-2相同。

3 工裝的特點及使用方法

設(shè)計工裝時，除要考慮影響產(chǎn)品精度的定位和夾緊等要素外，還要使工裝擁有制造簡單、操作方便、使用靈活、降低勞動強度以及保證生產(chǎn)安全等特點。本工裝材質(zhì)為鋁合金，結(jié)構(gòu)緊湊合理，方便零件的裝夾和拆卸。工裝組合1中基座的嵌槽與T型材翼板相匹配。基座1的嵌槽高度小于T型材翼緣的高度，以確保壓板能夠壓緊T型材。壓板1-1和壓板1-2的嵌槽深度與T型材腹板高度尺寸匹配，由緊固螺釘3將兩個壓板和基座1連接。

工裝組合1能夠完成T型材腹板缺口的加工。壓板1-1和壓板1-2必須安裝在型材腹板缺口處，且壓板1-1和壓板1-2的缺口長度須大于型材腹板缺口的尺寸，以保證缺口在加工時不與壓板1-1和壓板1-2干涉。具體地，壓板1-1安裝在基座左端，壓板1-2安裝在基座右端。

工裝組合2中，基座2的嵌槽與2個T型材翼板厚度匹配，壓板的嵌槽與T型材腹板和2個翼緣尺寸匹配，能夠完成T型材在基座2上的定位和壓緊功能?；?上的凸臺為工裝組合2的關(guān)鍵部位，能夠完成T型材在工裝組合2上長度方向的定位。定位凸臺應(yīng)該設(shè)置在T型材之后，在確保T型材長度加工的前提下，以T型材在工裝組合1中加工的缺口位置來確定基座2中定位凸臺的位置。定位凸臺的尺寸以型材缺口的尺寸為基準，其高度大于型材腹板厚度尺寸。定位型材時，先將型材的缺口卡在凸臺上，完成型材長度方向定位，再用基座中的嵌槽完成2個T型材的橫向定位。該工裝每次裝夾及拆卸T型材時，只需松動壓板上的螺釘，并將其提升5～10 mm即可裝夾或拆卸T型材。擰緊螺釘即可對T型材進行壓緊及定位，無需拆卸壓板。工裝組合1可以一次性完成5件T型材零件的加工，工裝組合2可以一次性完成10件T型材零件的加工。與傳統(tǒng)裝夾生產(chǎn)方式相比，不僅提高了加工精度，而且提高加工效率。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了T型冷拔鋁合金型材零件的加工工裝，并在分析零件加工特征的基礎(chǔ)上，探索滿足零件主要特征的構(gòu)思及方法，總結(jié)出類似型材零件加工工裝的設(shè)計思路，可為此類零件的工裝設(shè)計提供借鑒。在實際生產(chǎn)中，使用本工裝加工零件降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。