徐國慶

(廣東鴻圖科技股份有限公司，廣東高要 526108)

1 概述

圖1為乘用車發(fā)動機啟動電動機支架零件加工簡圖，零件為典型的壓鑄零件結構，材料為日本標準ADC12(對應為中國標準為YL112)，年需求量為30萬件。

零件的工藝流程為:壓鑄→除澆口及披鋒→CNC加工→除加工毛刺→清洗→包裝→入庫。

零件的毛坯壓鑄方案采用350 t壓鑄機生產，一模兩件，分型面由基準D毛坯面與φ43 mm的毛坯面組合而成，沒有側面抽芯。

2 零件加工工藝性分析

根據(jù)零件的毛坯壓鑄情況和加工的技術要求，零件機加工工藝方案，在實際生產中經歷了A方案和B方案兩個階段。

A方案夾具(圖2)為雙工位兩道工序進行加工:左工位OP10定位方式采用以基準D毛坯面和2－φ12 mm毛坯孔的一面兩銷方式，φ43 mm背面毛坯浮動輔助支撐加強剛性，加工φ36.5 mmR7 mm同軸孔系和φ43 mm、φ22 mm、2－M5;右工位OP20定位方式采用以φ36.5 mmR7 mm和φ70 mm端面，φ43 mm的一面兩銷方式，加工φ76.2 mm及端面，2－φ12 mm;因年需求量較大，夾具方案采用液壓夾緊方式保證效率。機床選用美國產HAAS VF1立式加工中心。

經過試制生產，在加工過程中出現(xiàn)了一些問題，主要體現(xiàn)在以下方面:

(1)左工位粗加工φ36.5 mmR7 mm同軸孔系采用復合鏜刀，在加工過程中，切削力比較大，工件表面出現(xiàn)振紋，造成了工件工廢。不得已改為多道工序加工，使加工節(jié)拍拖長了許多。統(tǒng)計此項工廢率約為10%。

(2)精加工鏜孔φ36.5 mmR7 mm軸承裝配孔時，經常出現(xiàn)超差現(xiàn)象，需要停機進行刀具調整，對質量和效率造成極大影響。統(tǒng)計此項工廢率約為5%。

(3)零件的加工以毛坯壓鑄分型面為基準D毛坯面定位，由于壓鑄的動模與定模分型面合模誤差約為0.2 mm，在壓鑄模具老化，但還沒有到使用壽命結束的情況下，同時，零件毛坯是一模兩件的原因，合模誤差會更大，達到0.4 mm，造成工件加工后端面與軸承裝配孔φ36.5 mmR7 mm毛坯端面92.3±0.2 mm尺寸的工程能力嚴重不足，需要全檢。統(tǒng)計此項工廢率約為5%。

根據(jù)約半年的在試制生產中反映的問題，分析產生的原因，初始方案沒有達到設計要求，需要進行重新設計和制作夾具，針對性制訂了機加工工藝B方案，解決了以上問題。

B方案分為數(shù)控車和加工中心兩道工序進行加工:OP10為液壓數(shù)控車夾具加工，定位方式采用以基準D背面毛坯面和2－φ12 mm毛坯孔的一面兩銷的方式，后推式夾緊方案;加工部位為φ36.5 mmR7 mm同軸孔系的粗精加工。OP20為立式加工中心雙工位橋式液壓回轉夾具，定位方式采用以φ36.5 mmR7 mm和φ70 mm端面，φ43 mm的毛坯凸臺組合定位夾緊的方式;加工部位為φ76.2 mm及端面，2－φ12 mm，轉臺回轉180°，加工 φ43 mm、φ22 mm、2 －M5。

B方案的工藝特點:

(1)修改原立式加工中心夾具加工工藝和定位方式，通過數(shù)控車的加工工藝，克服了原試制生產工藝方案在加工中所產生的3個問題，使加工質量和生產效率得到了很好的保證，機加工產品合格率由試制期間的70%，提高到99%，滿足了批量生產要求。

(2)在加工工藝和夾具設計中，對加工節(jié)拍和機床布局做了重點考慮，OP10數(shù)控車單個工件加工節(jié)拍是50 s(包括工件裝夾時間15 s)，OP20為立式加工中心雙工位橋式液壓回轉夾具加工節(jié)拍是210 s(包括工件裝夾時間30 s)，換算成單個工件加工節(jié)拍是105 s(包括工件裝夾時間)，機床布局為OP10數(shù)控車一臺，配1名機床操作工，OP20立式加工中心兩臺，配1名機床操作工上下工件，工件去披鋒毛刺工序則獨立成一道專門的工序，進行分解加工，使機床加工效率和人員的匹配，達到最優(yōu)化。

3 夾具設計方案

下面就B方案夾具工作原理和結構重點論述。

圖3為OP10工序數(shù)控車床加工夾具設計裝配圖。該工序車床選用美國產(哈斯)HAAS SL10數(shù)控車床，夾具與機床主軸的連接通過法蘭1的短錐A6實現(xiàn)定位對中，法蘭1與夾具體3用4個螺釘11連接，夾具整體通過法蘭1用4個螺釘15與機床主軸端面連接。工件毛坯以基準D背面毛坯面貼近夾具定位板4，同時以2－φ12 mm毛坯孔插入彈性錐銷總成5共同實現(xiàn)一面兩銷的定位方式，通過壓板支柱6、壓板9、拉桿連接螺釘和鎖緊柱12與機床油缸活塞桿和連桿(裝配圖中未畫出)相連接，推動壓板9、壓板支柱6，后推式夾緊基準D，將工件可靠而快速裝夾。密封羊毛氈13保證工件在加工過程中，防止鋁屑和切削液進入機床主軸內。調整到合適的位置后，定位銷7配做連接夾具體3和夾具定位板4的相對位置。中心距調節(jié)螺栓2作用為調節(jié)夾具體3和法蘭1的相對位置，保證夾具車削中心和工件毛坯基準N的同軸度0.5 mm的技術要求。螺母10為鎖緊螺母，保證調整合適鎖緊固定后，夾具體3和法蘭1的相對位置，在加工過程中的可靠性。配重塊14的大小可以調節(jié)，根據(jù)夾具在最高額定2 000 r/min轉速下運轉的動平衡要求，在上機調試前，必須先在動平衡機上將夾具的動平衡調整到±3 g以內，以保證加工時的效率。

夾具(見圖4)工作時，機床油缸活塞桿和連桿(裝配圖中未畫出)向左運動(如圖3所示)，帶動相連接的夾具拉桿連接螺釘和鎖緊柱12、壓板支柱6、壓板9，向左運動，夾具處于松開狀態(tài)，操作工將工件毛坯如裝配圖示位置裝入夾具，操作數(shù)控車床腳踏換向閥，即可將工件可靠地夾緊。由于夾具的剛性和動平衡很好，刀具采用PCD端面車刀，使加工中可以采用比較高的切削速度和進給量，從而獲得了加工中心加工A方案提高數(shù)倍的高效率的加工結果，使高速機床的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。

圖5為OP20工序立式加工中心四軸翻轉夾具設計裝配圖。該工序機床選用美國產HAAS VF3立式加工中心，夾具結構采用雙工位橋式液壓回轉夾具，工件實現(xiàn)一個加工周期一次出兩件成品的目的，減少了加工中程序中的換刀次數(shù)和時間。

工件定位采用φ36.5 mmR7 mm和φ70 mm端面，φ43 mm毛坯凸臺組合定位的方式;夾具裝夾結構采用杠桿方式，簡化了夾具結構，位于兩個工件中間主壓緊油缸先實現(xiàn)定位壓緊，輔助定位壓緊油缸在側面定位壓緊，加工部位為φ76.2 mm及端面，2－φ12 mm，轉臺回轉180°，加工 φ43 mm、φ22 mm、2 －M5。

工件通過φ36.5 mmR7 mm孔和φ70 mm端面與夾具上的夾具定位套6定位配合，工件軸向壓緊由緊固拉桿4、開口壓板14和軸向壓緊油缸9，在聯(lián)動壓板8的作用下，可實現(xiàn)兩個工件的同時壓緊;φ43 mm的毛坯凸臺側面輔助定位壓緊，由側向壓緊定位塊11和側向壓緊油缸10實現(xiàn)。夾具回轉板3為夾具主體，通過左右夾具連接板2與A軸尾座1、A軸轉臺7相連，安裝在夾具底板15上，夾具底板15使用時固定在機床臺面上。中心高調節(jié)板17需要裝配后配作，作用為調節(jié)左右夾具連接板2的中心高一致，保證夾具回轉板3水平。

夾具工作時，將工件放入夾具內，φ43 mm的毛坯凸臺側面與側向壓緊定位塊11接觸，操作手動換向閥16，高壓液壓油通過配油器18及管路(圖中未畫出)，首先使軸向壓緊油缸9動作，通過聯(lián)動壓板8、緊固拉桿4、開口壓板14實現(xiàn)兩個工件軸向夾緊，然后高壓液壓油通過順序閥12，使兩個側向壓緊油缸10分別壓緊φ43 mm的毛坯凸臺側面，實現(xiàn)工件可靠定位和加強工件剛性。加工完成后，操作手動換向閥16，工件松開，取下開口壓板14，即可將成品工件取下。

4 結語

B方案夾具經過多年的使用，均未出現(xiàn)異常，零件加工質量和效率圓滿地達到了圖紙的設計要求，使零件順利的投入量產生產中。隨后B方案夾具設計原理，應用在公司類似的多個零件的夾具設計中，也得到了很好的效果，設計方案對類似零件的數(shù)控加工夾具的設計和工藝編制具有一定的參考作用。

［1］楊叔子.機械加工工藝師手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2002.