輔助夾具制造工藝的實踐與研究

王 華，林靜財，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)無法滿足模具零件的制造要求，制造一個模具零件往往需要多個工序、多種機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)時間同時也能節(jié)約人工成本及減少加工精度的浪費。

本文以輔助夾具的制造工藝為例（見圖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)時零件二次裝夾時的基準(zhǔn)傳遞問題的解決方法。

圖1 輔助夾具

2 制造工藝分析

2.1 夾具情況分析

通過該夾具使用情況分析（見圖2），該夾具采用凸臺斜面上24-φ5.11mm定位銷孔定位工件，工件放置在凸臺7.00°斜面上并通過真空負(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夾具使用時的密封效果。而夾具中心φ10.00mm（斜度JZ）孔為夾具加工時的0點基準(zhǔn)。因此通過該夾具的使用方式判斷以下幾點要素:主要位置精度尺寸：24-φ5.11mm銷孔、放置工件的凸臺7.00°斜面、底基準(zhǔn)大面、φ10.00mm（JZ）加工基準(zhǔn)孔，以上幾個重要尺寸在制造時即要保證尺寸公差，同時也必須保證幾個尺寸的相對位置公差。

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，抗拉強度為600MPa；屈服強度為355MPa，伸長率為16%，斷面收縮率為40%，總體來說45鋼是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼。

2.3 制造難點分析

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

難點一：銑削區(qū)域面積大，夾具在銑削后容易產(chǎn)生變形。

難點二：24-φ5.11mm定位銷孔為非標(biāo)孔，沒有相應(yīng)的機用鉸刀。

難點三：密封槽與定位銷孔只能分兩次裝夾才能加工完成，基準(zhǔn)傳遞困難，密封槽保證相對位置度難度大。

難點四：密封槽為典型T形槽，并且槽寬較小，沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)T形刀，需設(shè)計加工使用的特制刀具。

難點五：24-φ5.11mm定位銷孔如果不使用銑削加工，則采用慢走絲線切割機床加工，基準(zhǔn)傳遞困難。

難點六：如采用慢走絲線切割機床加工24-φ5.11mm定位銷孔，銑削凸臺斜面時與定位銷孔的相對位置度難以得到保證，基準(zhǔn)傳遞困難。

難點七：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 難點解決措施及制造工藝總結(jié)

難點解決措施：綜合所有制造難點發(fā)現(xiàn)，在整個加工制造過程中難點出現(xiàn)最多的詞匯為“基準(zhǔn)傳遞”。由此可見，在加工中此夾具的過程中由于此夾具形狀特殊需在加工時增加設(shè)立1個工藝基準(zhǔn)孔以解決加工過程中各個工序之間基準(zhǔn)傳遞的問題（見圖3）。其次根據(jù)車間的設(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)控銑床及慢走絲線切割機床完成，加工時重點管控方向：①定位銷孔公差尺寸；②凸臺斜面的相對位置及法向；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磨削后整個工件六面角尺（因為后序為數(shù)控銑床加工，數(shù)控銑刀在加工時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??；但是加工時產(chǎn)生的切應(yīng)力較大，加工后Z方向變形較大；并且夾具對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，并將凸臺斜面放精加工余量，所有定位銷孔及基準(zhǔn)孔鉆穿絲孔，并將φ10.00mm（JZ）孔按φ8.00mm精加工以便后續(xù)慢走絲線切割機床以φ8.00mm孔為坐標(biāo)0點找正基準(zhǔn)。

（4）平面磨床使用平面磨床將工件底面磨光。

（5）慢走絲線切割機床：找正工件，以數(shù)控銑床精加工φ8.00mm孔為基準(zhǔn)0點。加工所有定位銷孔及φ10.00mm（斜度JZ）孔到要求，并按凸臺斜面法向?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，校平凸臺斜面。以φ10.00mm（斜度JZ）為坐標(biāo)0點基準(zhǔn)精加工凸臺斜面及密封槽到要求，待凸臺斜面及密封槽加工完成后精銑凸臺斜面到要求。

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（見圖5）。

圖5 組件裝配

5 結(jié)束語

通過對輔助夾具的制造過程總結(jié)出在制造工藝工程師在編制一個工件的制造流程時，應(yīng)先對工件的結(jié)構(gòu)進行分析，其次在對加工工件所組裝而成的產(chǎn)品有充分的了解，因為一個工件的加工要求一定是基于一個產(chǎn)品的裝配要求來制定的，對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，各個工序之間基準(zhǔn)的傳遞，編制各個工序加工的一致性，防止加工流轉(zhuǎn)過程中基準(zhǔn)丟失及基準(zhǔn)難以找正的情況。

一個優(yōu)秀的制造工藝工程師在編制加工流程及加工工藝時，不僅能減少加工周期、節(jié)約加工成本，同時可在加工編制的源頭使各個工序平衡加工產(chǎn)能，使各個工序的加工設(shè)備利用率達到最大化。一個優(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)拿到一張機械工件加工圖紙的時候，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。不僅要針對工件來定義合理的加工工藝，而且要有能力和意識修正和完善設(shè)計工程師的偏差，從工件結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性、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方面來優(yōu)化工件的制造過程。

（2）熟悉所在的車間的加工設(shè)備，必須熟悉所在的車間的各種加工設(shè)備的加工能力，加工范圍，以及他們能達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)速和進給速度，是否需要冷卻，同時針對粗加工，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，更能有效的保證機床的穩(wěn)定性和耐用度，同時有效的保證工件生產(chǎn)的周期。

（4）制造加工夾具。針對工件的外形以及加工精度要求，設(shè)計通用或者專用的加工夾具是每一個制造工藝工程師程師的必修課和必備技能，一個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，更可以擴大機床設(shè)備的加工范圍，同時也可以降低工件加工的成本，同時對工件的加工質(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，更可以將整個加工過程的成本最小化。