试论机械加工工艺装备设计研究

杨兴旺

（瓦房店冶金轴承集团有限公司，瓦房店 116300）

工业装备结构与功能对机械加工来说影响深刻，合适的工装设备不仅能提升产品加工质量方，还能有效降低生产成本。

1 工艺装备概述

1.1 工装概念

产品工件在加工时，必须将其安置在固定装备中，使其够维持一个不变的状态，同时还要保证产品在受到切削力或者其他外力影响时，仍能保持之前状态，能够满足上述工艺要求的设备称之为机床夹具，简称为“工装”。

1.2 工装的种类

工装种类按照不同方向有多种方法，例如以使用特点为依据进行划分，或以通用性为依据进行划分。按通用性及使用特点，工装可分为通用、专用、可调整、组合以及随行工装；按所使用设备类型可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床工装及其他机床。

图1 阀块

2 工装的意义与作用

工装在工艺生产中有着重大的作用，所以在机械加工中应用十分普遍，工装在机械加工中的意义与作用可以总结为以下内容。

2.1 保证工件加工精度，提升产品质量

工装在机械加工中最关键的作用就是保证工件相对位置准确，通过直接夹紧方法准确定位的工装，不仅精度比传统划线、找正要高的多，而且还具有稳定性高、可靠便捷等特点，进而提升加工效率。以阀块（见图1）为例，如果要加工出两组偏心孔，此时对孔的相对位置尺寸提出了较为严格的要求[1]。最初设计人员采用“铣—平磨—镗—车”方案，但是碍于刀具原因，在成本不变情况下将两个ф30mm孔转到车序完成，与此同时出现了工序繁杂化问题。基于此，运用工装进行处理，它的定位方式比较独特，“一面三销”方式避免了繁杂撞削工序，不仅实现了普通刀具即可完成一组孔的加工，又保证了产品加工精度，同时减少了工业成本。

2.2 提高产品制造率，降低制作成本

机械加工效率受单件产品加工时间影响，就技术层面而言，可采取的措施有两种：第一，对现有工艺方案加以优化；第二，尽可能减少辅助时间。在实际工作中，通过数控设备，不仅能够确保产品精度，还可以大幅提升生产效率。如果再配备高效工装，将会有效削减划线、对刀等工作，节省了辅助时间。例如利用气压等高效传动装置，可以在短短几秒内实现夹紧；使用定位夹具后，可削减找正所需时间；使用联运夹紧装置后，单个手柄便可实现多个工件夹紧工作。

引入机床夹具后，明显提升了产品质量，降低了加工成本。同时对岗位工人的技能水平要求更低。

2.3 降低工人的劳动强度，改善设备作业环境

在工装设计阶段，应该充分考虑操作者作业情况，尽可能降低作业强度。当工装投入使用后，应当确保其装卸工作简便可行。例如对外圆ф100～300mm，2～3m的长轴进行加工，并获得两个规格均为ф25mm的通孔，可以采取V型铁装夹定位法，但在实际操作中，深孔钻床主轴无法进行移动，使得第一处孔加工完成后还需要进行翻转处理方可进行后续加工，碍于工件体积以及重量影响，作业者在操作时强度极大。对此可以改造车床上枪钻轴类零件，改造后结构如图2所示，整个加工过程只需要依赖件3、件5两个螺栓便可以完成工件移动，既提高了工作效率，又缓解了劳动强度。

图2 改造车床上枪钻轴类零件深孔用工装

2.4 扩大机床加工范围和改变机床用途

对于机械加工企业而言，机床设备是企业的发展基础，设备利用水平直接决定了企业生产质量与效率，也是企业竞争力提升的关键点。对于单件小批量产品而言，产品规格繁杂，但对应产品数量较少，所以出现生产设备与产品需求相矛盾的问题。以机床为基础进行工装设计，可以有效提升机床加工产品种类。

以磨床头为例，传统万能磨床多以实心轴为主，可适用于多数零件加工，但碍于零件总长限制，会出现无法装夹状况。因此可以对之进行改造，改造样图如图3所示，将磨床主轴改装为空心型，不需要进行加工的部位可放入空轴之中，巧妙地将长轴工件变换为短轴型，此时机床加工范围扩大。

图3 磨床头架改造样图

3 工装设计科学化实现措施

3.1 依据加工需求进行工装应用

需要注意的是，工装并不是万能的，不能不加思考、判断就随意运用。工装在设计与安装上都有一定要求，具体体现在时间长短、资金支持等方面。如果加工物件不多，消耗时间短，那么利用工装设计就会十分浪费，并且也不能提升生产效率以及生产质量。

所以并不是所有机械加工都可以使用工装，一定要判断准确，才可以达到节省时间、资源的目标，反之只会造成不良影响。

3.2 设计标准简便通用

目前，我国各企业对于牵引工装设计标准已经达成了共识，在设计与生产过程中都充分彰显了统一化与标准化。但是部分工件对于加工有着独特要求，因此需要对夹具进行改造设计工作。此类夹具较为特殊，所需要的制造周期也更长，当工件发生改变后将无法再次适用。因此对于企业而言，为了节约成本，在设计此类夹具时应当充分考虑实际生产状况，秉承简便、经济的原则进行设计。

4 结语

在机械加工中，如果能够合理运用工艺装备，不仅可以提高工作效率与产品质量，还能加强企业在同行业中的竞争力。另外，通过工艺装备，企业还可以大幅节约生产成本，解放劳动力。在未来发展中，企业要不断提升工装设计水平，使得工装设计在机械加工中发挥更大价值，推动工业快速发展。