優化夾具設計及助推效率提升探析

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了優化夾具設計及助推效率提升探析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：中國制造2025指出：制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。隨著工業的不斷發展，產品需求轉變成多樣性，夾具在產品加工過程中的作用日益凸顯。如何優化夾具設計，提升產品加工效率，成為工藝工程師亟待解決的問題。本文通過作者所在單位產品加工過程中夾具的優化設計，滿足產品加工需求，提出了一種夾具設計的新思路。

關鍵詞：夾具設計；相似夾具；推廣應用

0引言

“工欲善其事，必先利其器”，隨著工業的不斷發展，產品需求轉變成多樣性，夾具成為產品加工過程中的利器。如何優化夾具設計，保證對產品加工進行有效的控制，提升產品加工效率，成為工藝工程師亟待解決的問題。本文作者選取公司加工的典型產品，介紹了產品在珩磨加工過程中裝夾方法，通過對夾具優化、相似性夾具應用，有效減少了產品加工過程中夾具的數量，并通過合理夾具設計提升了產品加工效率和加工精度，使產品的工藝性、經濟型得到了顯著提高。

1產品改進前狀態

珩磨作為內孔表面精磨加工的一種工藝方法，在筒體類產品加工過程中廣泛使用，它能有效地提高尺寸精度、形狀精度及減小Ra值。我公司目前使用的是善能SV-490立式珩磨機。在機床驗收時，作為驗收標準中的一項，廠家提供了產品3360-2以及687完整的夾具圖紙。以產品3360-2為例，廠家分別提供了65工序粗珩以及92工序精珩夾具，如表1。表1中可以看出：兩道珩磨工序僅僅是定位形狀的改變，就重新設計與產品定位形狀相適應的定位法蘭，有幾道工序就會有幾種不同的定位法蘭；為了和機床附帶的基座相配合，定位法蘭的尺寸都比較大，最大包絡直徑為囟197，長度則因產品不同而不同。隨著珩磨產品的不斷增多，所有的珩磨夾具設計都沿襲了機床廠家提供的這種設計思路，如圖1。這就造成了改進前存在諸多問題，主要體現在以下三個方面：淤相似夾具越來越多。從圖1中可以看出，幾乎所有的珩磨夾具結構都是相似的，并且大小尺寸也都很接近；于每種夾具使用頻次不一。由于產品訂單的原因，部分夾具甚至只使用了一次，就閑置下來，造成了極大地浪費；盂產品材料和機加時間的浪費。由于夾具結構相似，均為直徑囟197，長度根據具體產品而定，而備料尺寸基本為囟200以上，所需的加工時間較長。

2產品改進措施

通過前面的分析，珩磨夾具設計思路調整應著重注意以下三個方面因素：盡量減少大尺寸夾具的設計；充分利用已有夾具；盡量做到裝夾方便。以公司生產的產品7001珩磨夾具設計過程為例，如圖2。此產品為典型的外筒類產品，45工序為粗珩磨工序，70工序為精珩磨工序。45工序的產品剖面示意圖及三維視圖如圖3。在設計夾具初期，通過尋找相似產品，發現3360-2產品結構及長度與該產品接近，所以查閱3360-2珩磨夾具，如圖4。工作原理分析：圖4中囟73尺寸與3360-2外圓配合，確定產品中心；25尺寸與產品扁平面配合，防止產品在珩磨過程中轉動。本次設計夾具時，充分利用這兩個尺寸，再重新設計新的過渡襯套。需要注意的是，在設計時要注意保證裝配完后，珩磨機床附帶的氣動壓板能壓住產品，以確保產品在珩磨過程中不能軸向竄動。為了解決定位可靠，裝夾方便，特別在過渡襯套設計了兩個凹槽，在配合使用定位銷，使產品定位可靠，裝夾方便。產品裝夾剖面示意圖、三維視圖及制造夾具如圖5。為增強夾具通用性，保證相似產品加工，通過分析產品結構，此產品70工序和45工序產品外形結構基本相似，只是與銷子配合的孔尺寸變大了，那么70工序夾具只需在45工序夾具的基礎上將銷子更換為大直徑的銷子即可，無需再重新制作新夾具。此舉充分體現了當初的設計思路，即減少大尺寸的夾具、充分利用現有夾具和裝夾牢靠方便。

3設計思路推廣應用

將此夾具設計思路廣泛推廣應用公司多項產品的珩磨及其他工序夾具設計中，以公司產品3972-4的兩道珩磨工序為例，3972-4也是筒體類產品，45工序是粗珩磨，110工序是精珩磨。產品剖面示意如圖6。與上例不同的是此產品較長，達到了706mm，所以在45工序珩磨時現有的珩磨夾具都不能借用（若借用現有夾具，就無法使用機床附帶的氣動壓板），需要重新設計。設計過程不再贅述，夾具示意圖、三維視圖及制造夾具如圖7。100工序和45工序產品結構外形從外圓加工為異形，按照新的設計思路，盡量使用已有的夾具，通過產品結構變化的比較，重新設計了一個過渡襯套，在110工序時配合45工序夾具一起使用。過渡襯套三維結構及夾具完整裝配圖如圖8。通過此思路來優化設計夾具，對公司多項產品夾具設計進行普及、推廣應用，同時對新訂單中產品的尺寸形狀進行分析，結合同類型產品已有夾具，可快速高效的加工更多的產品，提升了產品的加工效率，滿足了產品交付節點，獲得了客戶的好評。

4結束語

在原夾具的設計過程中，每個產品每道工序對應一套夾具，雖然堅持了專項專用的原則，但通過實踐檢驗，很大程度上浪費了加工時間，周期不足以滿足產品交付需求。通過新的夾具設計，確保產品質量的同時，提高了效率，同時夾具制作更加容易。目前按這種方式設計的夾具廣泛應用在產品的批量生產中。優化夾具設計，助推效率提升，是企業發展的需要。堅持問題導向，轉換工作思路，通過夾具的優化設計，快速高效的加工產品，是我們工藝工程師的不懈追求。夾具設計上的這些寶貴的改進經驗可以合理地輸入到新項目的設計中，具有很好的參考價值。

參考文獻：

[1]劉玉蓉.NAGEL珩磨機步進漲刀系統問題分析[J].十堰職業技術學：學報，2012，25（4）：108-110.

[2]唐澄文，劉明月，謝繼強，張勇.某類小鋼制件磁粉檢測夾具優化設計[J].無損探傷，2020，44（05）：35-37.

[3]崔英偉，閆旭東，路梓照.尺寸優化技術在大型夾具設計中的應用[J].環境技術，2021，39（04）：20-24.

作者:高云龍 單位:西安慶安航空機械制造有限公司