試論機械加工工藝裝備設計研究

楊興旺

（瓦房店冶金軸承集團有限公司，瓦房店 116300）

工業裝備結構與功能對機械加工來說影響深刻，合適的工裝設備不僅能提升產品加工質量方，還能有效降低生產成本。

1 工藝裝備概述

1.1 工裝概念

產品工件在加工時，必須將其安置在固定裝備中，使其夠維持一個不變的狀態，同時還要保證產品在受到切削力或者其他外力影響時，仍能保持之前狀態，能夠滿足上述工藝要求的設備稱之為機床夾具，簡稱為“工裝”。

1.2 工裝的種類

工裝種類按照不同方向有多種方法，例如以使用特點為依據進行劃分，或以通用性為依據進行劃分。按通用性及使用特點，工裝可分為通用、專用、可調整、組合以及隨行工裝；按所使用設備類型可分為車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床工裝及其他機床。

圖1 閥塊

2 工裝的意義與作用

工裝在工藝生產中有著重大的作用，所以在機械加工中應用十分普遍，工裝在機械加工中的意義與作用可以總結為以下內容。

2.1 保證工件加工精度，提升產品質量

工裝在機械加工中最關鍵的作用就是保證工件相對位置準確，通過直接夾緊方法準確定位的工裝，不僅精度比傳統劃線、找正要高的多，而且還具有穩定性高、可靠便捷等特點，進而提升加工效率。以閥塊（見圖1）為例，如果要加工出兩組偏心孔，此時對孔的相對位置尺寸提出了較為嚴格的要求[1]。最初設計人員采用“銑—平磨—鏜—車”方案，但是礙于刀具原因，在成本不變情況下將兩個ф30mm孔轉到車序完成，與此同時出現了工序繁雜化問題。基于此，運用工裝進行處理，它的定位方式比較獨特，“一面三銷”方式避免了繁雜撞削工序，不僅實現了普通刀具即可完成一組孔的加工，又保證了產品加工精度，同時減少了工業成本。

2.2 提高產品制造率，降低制作成本

機械加工效率受單件產品加工時間影響，就技術層面而言，可采取的措施有兩種：第一，對現有工藝方案加以優化；第二，盡可能減少輔助時間。在實際工作中，通過數控設備，不僅能夠確保產品精度，還可以大幅提升生產效率。如果再配備高效工裝，將會有效削減劃線、對刀等工作，節省了輔助時間。例如利用氣壓等高效傳動裝置，可以在短短幾秒內實現夾緊；使用定位夾具后，可削減找正所需時間；使用聯運夾緊裝置后，單個手柄便可實現多個工件夾緊工作。

引入機床夾具后，明顯提升了產品質量，降低了加工成本。同時對崗位工人的技能水平要求更低。

2.3 降低工人的勞動強度，改善設備作業環境

在工裝設計階段，應該充分考慮操作者作業情況，盡可能降低作業強度。當工裝投入使用后，應當確保其裝卸工作簡便可行。例如對外圓ф100～300mm，2～3m的長軸進行加工，并獲得兩個規格均為ф25mm的通孔，可以采取V型鐵裝夾定位法，但在實際操作中，深孔鉆床主軸無法進行移動，使得第一處孔加工完成后還需要進行翻轉處理方可進行后續加工，礙于工件體積以及重量影響，作業者在操作時強度極大。對此可以改造車床上槍鉆軸類零件，改造后結構如圖2所示，整個加工過程只需要依賴件3、件5兩個螺栓便可以完成工件移動，既提高了工作效率，又緩解了勞動強度。

圖2 改造車床上槍鉆軸類零件深孔用工裝

2.4 擴大機床加工范圍和改變機床用途

對于機械加工企業而言，機床設備是企業的發展基礎，設備利用水平直接決定了企業生產質量與效率，也是企業競爭力提升的關鍵點。對于單件小批量產品而言，產品規格繁雜，但對應產品數量較少，所以出現生產設備與產品需求相矛盾的問題。以機床為基礎進行工裝設計，可以有效提升機床加工產品種類。

以磨床頭為例，傳統萬能磨床多以實心軸為主，可適用于多數零件加工，但礙于零件總長限制，會出現無法裝夾狀況。因此可以對之進行改造，改造樣圖如圖3所示，將磨床主軸改裝為空心型，不需要進行加工的部位可放入空軸之中，巧妙地將長軸工件變換為短軸型，此時機床加工范圍擴大。

圖3 磨床頭架改造樣圖

3 工裝設計科學化實現措施

3.1 依據加工需求進行工裝應用

需要注意的是，工裝并不是萬能的，不能不加思考、判斷就隨意運用。工裝在設計與安裝上都有一定要求，具體體現在時間長短、資金支持等方面。如果加工物件不多，消耗時間短，那么利用工裝設計就會十分浪費，并且也不能提升生產效率以及生產質量。

所以并不是所有機械加工都可以使用工裝，一定要判斷準確，才可以達到節省時間、資源的目標，反之只會造成不良影響。

3.2 設計標準簡便通用

目前，我國各企業對于牽引工裝設計標準已經達成了共識，在設計與生產過程中都充分彰顯了統一化與標準化。但是部分工件對于加工有著獨特要求，因此需要對夾具進行改造設計工作。此類夾具較為特殊，所需要的制造周期也更長，當工件發生改變后將無法再次適用。因此對于企業而言，為了節約成本，在設計此類夾具時應當充分考慮實際生產狀況，秉承簡便、經濟的原則進行設計。

4 結語

在機械加工中，如果能夠合理運用工藝裝備，不僅可以提高工作效率與產品質量，還能加強企業在同行業中的競爭力。另外，通過工藝裝備，企業還可以大幅節約生產成本，解放勞動力。在未來發展中，企業要不斷提升工裝設計水平，使得工裝設計在機械加工中發揮更大價值，推動工業快速發展。