輔助夾具制造工藝的實(shí)踐與研究

王 華，林靜財(cái)，楊金健，王周燕，劉 健

（成都宏明雙新科技股份有限公司，四川成都610091）

1 引言

模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中的重要工藝裝備，模具技術(shù)是制造行業(yè)的核心技術(shù)。隨著模具向著高精密、高難度（復(fù)雜度）、高速度及低成本的方向高速發(fā)展，現(xiàn)代模具零件結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜。使用單一制造工序制造已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足模具零件的制造要求，制造一個(gè)模具零件往往需要多個(gè)工序、多種機(jī)床配合制造才能完成零件的加工。一名優(yōu)秀的制造工藝工程師制定的制造工藝流程不僅能提高工件質(zhì)量、減少生產(chǎn)時(shí)間同時(shí)也能節(jié)約人工成本及減少加工精度的浪費(fèi)。

本文以輔助夾具的制造工藝為例（見(jiàn)圖1），詳細(xì)介紹了輔助夾具的加工制造工藝分析，及加工工藝及零件在各工序流轉(zhuǎn)時(shí)零件二次裝夾時(shí)的基準(zhǔn)傳遞問(wèn)題的解決方法。

圖1 輔助夾具

2 制造工藝分析

2.1 夾具情況分析

通過(guò)該夾具使用情況分析（見(jiàn)圖2），該夾具采用凸臺(tái)斜面上24-φ5.11mm定位銷(xiāo)孔定位工件，工件放置在凸臺(tái)7.00°斜面上并通過(guò)真空負(fù)壓的方式固定工件，12-φ3mm通孔為真空負(fù)壓的通氣孔，48處密封槽作用為安裝密封圈以增強(qiáng)夾具使用時(shí)的密封效果。而夾具中心φ10.00mm（斜度JZ）孔為夾具加工時(shí)的0點(diǎn)基準(zhǔn)。因此通過(guò)該夾具的使用方式判斷以下幾點(diǎn)要素:主要位置精度尺寸：24-φ5.11mm銷(xiāo)孔、放置工件的凸臺(tái)7.00°斜面、底基準(zhǔn)大面、φ10.00mm（JZ）加工基準(zhǔn)孔，以上幾個(gè)重要尺寸在制造時(shí)即要保證尺寸公差，同時(shí)也必須保證幾個(gè)尺寸的相對(duì)位置公差。

圖2 夾具使用情況分析

2.2 夾具材料分析

該夾具采用的是未淬火的45鋼，抗拉強(qiáng)度為600MPa；屈服強(qiáng)度為355MPa，伸長(zhǎng)率為16%，斷面收縮率為40%，總體來(lái)說(shuō)45鋼是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼。

2.3 制造難點(diǎn)分析

結(jié)合對(duì)夾具使用情況及加工車(chē)間設(shè)備情況，分析出以下幾個(gè)制造難點(diǎn)：

難點(diǎn)一：銑削區(qū)域面積大，夾具在銑削后容易產(chǎn)生變形。

難點(diǎn)二：24-φ5.11mm定位銷(xiāo)孔為非標(biāo)孔，沒(méi)有相應(yīng)的機(jī)用鉸刀。

難點(diǎn)三：密封槽與定位銷(xiāo)孔只能分兩次裝夾才能加工完成，基準(zhǔn)傳遞困難，密封槽保證相對(duì)位置度難度大。

難點(diǎn)四：密封槽為典型T形槽，并且槽寬較小，沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)T形刀，需設(shè)計(jì)加工使用的特制刀具。

難點(diǎn)五：24-φ5.11mm定位銷(xiāo)孔如果不使用銑削加工，則采用慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床加工，基準(zhǔn)傳遞困難。

難點(diǎn)六：如采用慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床加工24-φ5.11mm定位銷(xiāo)孔，銑削凸臺(tái)斜面時(shí)與定位銷(xiāo)孔的相對(duì)位置度難以得到保證，基準(zhǔn)傳遞困難。

難點(diǎn)七：工件尺寸采用0制公差（0.00公差孔為0/+0.01mm），公差孔數(shù)量多，一次性加工的一致性難以保證。

2.4 難點(diǎn)解決措施及制造工藝總結(jié)

難點(diǎn)解決措施：綜合所有制造難點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)加工制造過(guò)程中難點(diǎn)出現(xiàn)最多的詞匯為“基準(zhǔn)傳遞”。由此可見(jiàn)，在加工中此夾具的過(guò)程中由于此夾具形狀特殊需在加工時(shí)增加設(shè)立1個(gè)工藝基準(zhǔn)孔以解決加工過(guò)程中各個(gè)工序之間基準(zhǔn)傳遞的問(wèn)題（見(jiàn)圖3）。其次根據(jù)車(chē)間的設(shè)備情況，使用成型磨床利用現(xiàn)有的φ2.5mm合金平底銑刀加工成2.5×2×2×50×D4mm非標(biāo)T形刀（見(jiàn)圖4）。

圖3 基準(zhǔn)傳遞工藝孔

圖4 非標(biāo)T形刀尺寸圖

制造工藝總結(jié)：該夾具的加工制造主要采用平面磨床、數(shù)控銑床及慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床完成，加工時(shí)重點(diǎn)管控方向：①定位銷(xiāo)孔公差尺寸；②凸臺(tái)斜面的相對(duì)位置及法向；③密封槽的所有尺寸及法向；④φ10.00mm（斜度JZ）孔的位置度及相對(duì)位置及法向。

3 夾具加工制造流程

3.1 夾具毛坯確認(rèn)

該夾具最大外形尺寸為：320×240×27.9mm，按夾具最大外形各面放0.5mm余量計(jì)算得出最終毛坯尺寸為321×241×29mm。

3.2 加工制造流程

（1）鋸床：使用鋸床按毛坯尺寸下料。

（2）平面磨床：使用平面磨床將毛坯四周磨到最終尺寸要求，厚度磨光即可并保證整個(gè)磨削后整個(gè)工件六面角尺（因?yàn)楹笮驗(yàn)閿?shù)控銑床加工，數(shù)控銑刀在加工時(shí)使用平口虎鉗裝夾夾具所以產(chǎn)生的法向應(yīng)力較小，加工后X、Y方向變形較小；但是加工時(shí)產(chǎn)生的切應(yīng)力較大，加工后Z方向變形較大；并且?jiàn)A具對(duì)四周的外形尺寸要求不高，所以采用四周磨到，厚度磨光策略）。

（3）數(shù)控銑床：數(shù)控銑床將工件所有讓位面、讓位孔及螺紋底孔加工到要求，并將凸臺(tái)斜面放精加工余量，所有定位銷(xiāo)孔及基準(zhǔn)孔鉆穿絲孔，并將φ10.00mm（JZ）孔按φ8.00mm精加工以便后續(xù)慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床以φ8.00mm孔為坐標(biāo)0點(diǎn)找正基準(zhǔn)。

（4）平面磨床使用平面磨床將工件底面磨光。

（5）慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床：找正工件，以數(shù)控銑床精加工φ8.00mm孔為基準(zhǔn)0點(diǎn)。加工所有定位銷(xiāo)孔及φ10.00mm（斜度JZ）孔到要求，并按凸臺(tái)斜面法向?qū)ⅵ?0.00mm（斜度JZ）孔切到要求以便后序數(shù)控銑床精加工以斜孔為坐標(biāo)0點(diǎn)基準(zhǔn)。

（6）數(shù)控銑床：使用三向角度虎鉗裝夾工件，校平凸臺(tái)斜面。以φ10.00mm（斜度JZ）為坐標(biāo)0點(diǎn)基準(zhǔn)精加工凸臺(tái)斜面及密封槽到要求，待凸臺(tái)斜面及密封槽加工完成后精銑凸臺(tái)斜面到要求。

4 加工效果

工件按制造工藝流程流轉(zhuǎn)加工完成后，與其它組件裝配效果（見(jiàn)圖5）。

圖5 組件裝配

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)輔助夾具的制造過(guò)程總結(jié)出在制造工藝工程師在編制一個(gè)工件的制造流程時(shí)，應(yīng)先對(duì)工件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其次在對(duì)加工工件所組裝而成的產(chǎn)品有充分的了解，因?yàn)橐粋€(gè)工件的加工要求一定是基于一個(gè)產(chǎn)品的裝配要求來(lái)制定的，對(duì)于工件上讓位及需要精加工的尺寸都必須清楚的了解，并充分考慮工件在流轉(zhuǎn)時(shí)，各個(gè)工序之間基準(zhǔn)的傳遞，編制各個(gè)工序加工的一致性，防止加工流轉(zhuǎn)過(guò)程中基準(zhǔn)丟失及基準(zhǔn)難以找正的情況。

一個(gè)優(yōu)秀的制造工藝工程師在編制加工流程及加工工藝時(shí)，不僅能減少加工周期、節(jié)約加工成本，同時(shí)可在加工編制的源頭使各個(gè)工序平衡加工產(chǎn)能，使各個(gè)工序的加工設(shè)備利用率達(dá)到最大化。一個(gè)優(yōu)秀的制造工藝工程師必須擁有以下必須的能力：

（1）良好的工藝能力。當(dāng)拿到一張機(jī)械工件加工圖紙的時(shí)候，必須快速的在腦海里制定出這張圖紙的加工工藝，從加工設(shè)備、刀具、夾具、檢具到加工成本等步驟都有最基本的判斷。不僅要針對(duì)工件來(lái)定義合理的加工工藝，而且要有能力和意識(shí)修正和完善設(shè)計(jì)工程師的偏差，從工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性、材料選擇可靠性、行位公差準(zhǔn)確性、制造成本最小化等多個(gè)方面來(lái)優(yōu)化工件的制造過(guò)程。

（2）熟悉所在的車(chē)間的加工設(shè)備，必須熟悉所在的車(chē)間的各種加工設(shè)備的加工能力，加工范圍，以及他們能達(dá)到什么樣的加工精度。

（3）熟悉加工刀具，什么樣的刀具應(yīng)用于什么材料的加工，配備什么樣的加工轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，是否需要冷卻，同時(shí)針對(duì)粗加工，半精加工和精加工等工序也要有相應(yīng)的刀具和加工參數(shù)的變換，既要保證加工質(zhì)量和加工效率，同時(shí)也要很好的兼顧加工成本，工件的制造成本息息相關(guān)，好的刀具不僅可以提升工件的加工質(zhì)量和加工效率，更能有效的保證機(jī)床的穩(wěn)定性和耐用度，同時(shí)有效的保證工件生產(chǎn)的周期。

（4）制造加工夾具。針對(duì)工件的外形以及加工精度要求，設(shè)計(jì)通用或者專(zhuān)用的加工夾具是每一個(gè)制造工藝工程師程師的必修課和必備技能，一個(gè)好的夾具不僅可以提升工件的加工效率，更可以極大的提高工件的加工精度，更可以擴(kuò)大機(jī)床設(shè)備的加工范圍，同時(shí)也可以降低工件加工的成本，同時(shí)對(duì)工件的加工質(zhì)量也有極大的保障意義。

（5）控制工件加工過(guò)程的成本，不僅可以完美的完成各種工件的加工，更可以將整個(gè)加工過(guò)程的成本最小化。