多工位工裝的設計應用

桂林金格電工電子材料科技有限公司 (廣西 541004)文德林

本文主要講述多工位工裝夾具設計應用，解決厚度較薄工件淺平面加工所遇到的各類問題，來實現高效加工，保證產品質量，提高加工效率。

1.問題提出

如圖1 所示，加工該類CuCr 材料零件時，產品外觀等質量要求非常嚴格，外觀不許有劃傷、碰傷現象，我公司在雕刻機或加工中心機床實行單件生產，在加工該類產品時，經常出現以下四大問題:

圖1

(1)自定心卡盤軟爪夾緊工件時，因工件較薄，厚度只有5mm，中間往上翹，導致工件變形，工件表面跳動量高達0.2mm，加工后尺寸深度 (1 ±0.05)mm 超差。

(2)尺寸不穩定。雕刻機或加工中心加工該類零件，其深度尺寸有的在上限，有的在下限，尺寸波動范圍較大。

(3)加工后的工件邊緣有毛刺，后續鉗工去毛刺工序困難，很容易劃傷工件表面。

(4)單件加工生產，效率低。

2.分析問題

(1)根據圖樣要求，經過對其加工過程進行跟蹤，該產品加工工藝為:成形 (下料)→粗、精車→銑削加工→鉗工(去毛刺等)。在精車時，已加工好的端面貼緊軟爪基準面，但是因工件較薄，工件夾緊后，加工后工件經檢測平行度在0～0.03mm;該工序工件尺寸變化較大，因此給后續銑削加工工序保證圖樣尺寸帶來困難，同時在粗、精車工序還是在銑削加工工序，其軟爪夾緊工件外圓拐角處為直角，因每個人夾緊工件用力大小程度不一樣，工件中間往上翹，導致工件變形，因此可以考慮該軟爪裝夾夾具成一定角度，避免或減小夾緊變形。

(2)銑削加工后的工件圓輪廓及表面有毛刺。銑削加工后毛刺由鉗工工序完成，操作員手工去除毛刺很慢，一件需2min，并且工具容易劃傷、碰傷表面，該毛刺主要在數控銑床或雕刻機加工時產生，因此，可以考慮通過數控編程快速去除毛刺方法解決。

(3)單件進行生產加工，產品尺寸不穩定，并且效率低。根據所使用機床，如我們使用的加工中心機床行程為800mm (X 方向)×500mm (Y 方向)×280mm (Z 方向)，完全可以考慮采用設計一個多工位工裝夾具，實現一次裝夾、加工多個工件的方法，提高加工效率;對于控制尺寸穩定性，可以通過Z軸進行刀具長度補嘗，以達到工件尺寸均等或在公差范圍之內。

3.問題對策

(1)工裝設計如圖2 所示。其工作原理:先、后將固定板3、卡盤體2、軟爪1、鎖緊梯形塊5 組裝為一整體工裝，通過百分表找正固定板基準面，跳動量≤0.02mm，然后在機床上通過鎖緊梯形塊、螺栓鎖緊固定板，將工件裝入軟爪卡盤，鎖緊內六角螺母，這時就完成工件裝夾過程。這里需注意的是，固定板平磨后，需控制工件兩端面平行度在0.02mm 之內，裝配好工件后，再用尋邊器找正3 個工件厚度一樣的機床坐標系，分別將X、Y 值輸入各個機床參考坐標系，如:G54、G55、G56，然后，用百分表分別檢測3 個工件上表面跳動量，其數值用以確定各個軟爪Z 軸方向的高度差。

圖2

如圖3 所示，如以G54 工件表面為零基準，檢測到G55 工件表面高度差為0.18mm，G56 工件表面高度差為0.88mm，這說明車削加工這3 個軟爪的基準高度是不一樣的，因此需將3 個數值0、0.18、0.88，依次輸入G54、G55、G56 坐標系Z 值中，加工時只需將每把刀以G54 工件上表面為基準，只需在Z 方向對一次刀即可，這樣很容易控制3 個工件的加工深度。另一方面，須注意的是，將軟爪1 車成斜度為2°～5°圓弧面，其主要作用防止自定心卡盤鎖緊工件，不往上翹，每一個工件表面跳動量控制在0～0.02mm 之內，同時在車削工序須控制好工件厚度，加工尺寸取圖樣厚度尺寸為中間值，如工件厚度尺寸控制在(5 ±0.02)mm 以內。這樣，裝夾好工件后，變形較少，銑削加工后的工件尺寸均可保證在尺寸范圍內，一次裝夾可加工多個工件，以前加工一件需一次裝卸時間，現在改為3 個工件只需一次裝卸時間，同時加工過程中可節省大部分時間，實現了一人操作多臺設備的效果，有效提高了工作效率。

(2)毛刺處理:在加工過程中、毛刺出現主要是因刀刃不鋒利、切削方式、產品結構因素引起。在加工該工件時，銑削平面臺階處時，如果是倒圓弧，加工過程不會出現毛刺，當然，經與客戶溝通后，不可以更改圖樣結構，在這種情況下，我們采用了φ4mm 立銑刀，在4 個拐角及圓臺輪廓位置通過數控軟件編程進行去除毛刺的方法，達到了干凈去除毛刺的效果。

圖3

4.結語

上例主要通過多工位工裝的設計與加工應用，解決了工件變形、尺寸穩定性差、效率低等問題，同時保證了產品質量，降低了勞動強度，目前我公司正在應用該類多工位夾具，效果很好。