快换随行模块化工装在结构件零件加工中的应用

2015-12-01闫鲲飞王建新

决策与信息 2015年36期

关键词：结构件装夹夹具

闫鲲飞王建新

1.沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司 2.沈阳黎明航空零部件制造有限公司

快换随行模块化工装在结构件零件加工中的应用

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1.沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司 2.沈阳黎明航空零部件制造有限公司

本文是通过对零件特性的总结，针对零件加工装夹方式、定位基准的选择、工序加工过程相似性，进行统一设计思路，设计制造工装夹具，使零件的装夹、工装的调整能够快速进行，并保证零件加工质量的可靠性，提高装夹效率，缩短产品加工周期等，同时，它也会将加工装夹过程的柔性化程度大幅提高。

零件特性；夹具；柔性化

1.引言

夹具是定位装夹工件的一种工艺装备，在切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具的种类多，通常按使用范围可分为外购标准工艺装备、通用工艺装备、组合工艺装备，专用工艺装备。从不同的角度还可对机床夹具进行分类，如：按所应用的设备分类有车床夹具、铣床夹具等。另外目前一些先进的工装夹具还可分为成组夹具、快换夹具、随行夹具、模块化工装等等。

2.先进工装零件加工中的应用

结构件零件，尤其是小批量生产的结构件零件具有结构复杂、批量小等特点，这给夹具的选择上带来了一定的困难，通常各企业在生产这些零件时大部分采用专用夹具，这种选择夹具方式的优点在于在生产中较为稳定，可以保证每批零件的加工需求。一旦零件结构因发动机需要改变结构时，原有专用夹具报废的同时，重新派制新的夹具，增加成本的同时，还需要1至2个月的生产准备周期，使得企业生产滞后，因此结构件零件制造夹具的选择至关重要，从近期看可以影响到零件的生产效率，从长远看会影响着一个企业的效益。

2.1 快换夹具在航空中小零件加工中的应用

快换夹具就是将传统的专用夹具上的某个元件或某几个元件进行改造，使得该夹具在装夹零件以及夹具自身更换等环节上节约一定的时间，从而提高生产效率。

这类夹具是将传统的装夹方式进行改变，如：螺纹压紧方式改为凸轮压紧方式，有效的节省了零件夹具所用的时间。同时这类夹具与机床间还可以进行快速的更换，如：制造两个托板，每个托板与夹具母体连接是采用高精度定位气动夹紧的方式，这样可提高夹具的自动化水平。在机床工作时，使用气动多件快换夹具，操作者可在另外一套托板上拆装零件，充分利用设备工作时操作者空闲时间，提高机床利用率；一次装夹多个零件，减少机床停机次数，提高零件加工效率60%以上；通过气动底盘使装夹工件的托板与机床连接，实现快速更换，安装方便、快捷，有效降低操作者装夹工装的劳动强度。该夹具利用一次装夹多个零件及高精度重复定位来实现多件加工及快换功能，大幅度提高零件加工效率，减少操作者因机床运转而产生的无效生产时间。

虽然快换夹具相比于传统的专用夹具在结构上有了较大的进步，在一定程度上提高了生产效率，降低了工人的劳动强度，但该类夹具只适用于定位面较为规则、批量相对较大的零件，对于一些具有异形面、批量较小的零件，优势不明显。

2.2 随行夹具在结构件零件加工中的应用

由随行工装可引入工装夹具系统的概念，在传统意义上将，工装夹具是针对零件在制造过程中某一道工序进行准备的，相对于其它工序的夹具是相对独立的，但国际上较为先进的工装夹具理念为零件的每个工序都是彼此联系的，各工序之间所使用的工装夹具是相互联系的，这样既可成为一个系统，比如说零点定位系统，这个系统可以消除工序间的定位误差，而随行夹具就是这个系统中的一部分。夹具随着零件一起周转，同时统一个加工设备的“接口”，这样可消除工序间的定位误差。

在我们的思维当中，零件的加工精度取决于加工设备的加工精度。在夹具系统面前这种理论是不对的，利用精度较差的设备一样能够加工出μ级精度的零件来，原因就在于系统数字化制造。在零件整个加工过程中，利用夹具系统，做到设备接口的统一（即机床本身每次装夹的重复定位误差控制在5个μ以下，同时设备与设备之间装夹的接口做到统一，如铣床与车床之间），设计、工艺、测量基准的统一（从第一道工序下料开始一直到加工到成品，始终都是统一的基准），利用这些手段规避由设备、人为带来的误差。整个的加工过程因为各方面的统一做到了无缝联接，而无缝联接需要的统一的平台就是他们所使用的夹具系统。

2.3 模块化工装在结构件零件加工中的应用

在结构件零件制造中最常用的模块化类型为成组夹具，即运用成组技术，把几何形状、尺寸、功能要素、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定相应的成组加工工艺进行加工，然后进行设计成组工装夹具。采用成组夹具可扩大零件的加工批量，减少零件品种，便于采用高效方法，提高生产率。举例说明一下，如：某类零件的钻孔工序，此类零件孔与基准面间的距离是一个变量，不同零件该尺寸的数值不同，此类零件其它部位相同，这样即可将零件的定位面做成一个可调机构，通过定位面的快速变换即可调整出新的工装。另外还可以通过快速更换某个定位块的方式进行调整，如将卡箍类零件切开时的铣加工夹具，根据零件的直径制造不同的定位块，更换定位快即可满足不同直径卡箍类零件铣加工的需要，而不用派制多套专用夹具，降低了零件的加工成本，省去了因派制多套专用工装带来的生产准备周期长，零件交付不及时的风险。这类工装的重点在于该类工装只适用于可归纳成零件族（组）的零件，对于没有相似特征的零件并不适用，应用面较窄，由于这种缺点，制约了该类工装在结构零件的推广使用。

2.4 数控设备中转换夹具在结构件零件中的应用

转接夹具是夹具系统衍生而来的，即运用统一“接口”的理念，将不同零件的铣加工工序（或是其它加工工序）所使用的夹具与该“接口”进行统一对接，这样可以实现不同零件铣加工夹具在加工设备的快速换装，以此来提高生产效率，节省因夹具更换带来的对到找正时间。运用该转换“接口”可对现有专用夹具资源进行改造利用，即统一夹具上固定孔之间的尺寸，实现与转接夹具的快速对接，即可实现工装夹具的快换。