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前言
現(xiàn)承接了一批企業(yè)訂單，該批訂單要求在一個月時間內(nèi)，交付二位五通雙電控電磁閥的端蓋零件五萬件。根據(jù)原有的工藝條件，該零件的鉆削工序使用普通鉆床處理，利用預(yù)制的定位模定位裝夾，進行鉆削加工。該工序加工處理時間短、輔助準備時間長，工人勞動強度大，生產(chǎn)效率低。基于生產(chǎn)經(jīng)驗進行工時間核定，熟練工人處理一個零件需時 15 分鐘，平均每班只能生產(chǎn) 32 個零件。生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)有 12
臺鉆床，開設(shè)三班的情況下，月產(chǎn)量約為 34500 件。訂單交期緊迫、生產(chǎn)批量大、設(shè)備資源限制及工藝條件較為落后等因素，使得生產(chǎn)部門不能實現(xiàn)如期交貨。
對該批零件進行工藝分析后發(fā)現(xiàn)：因生產(chǎn)模式較為落后，工人在加工過程中需要對零件進行頻繁的定位和裝夾，輔助工時占額定工時的比例極大；此外，鉆模、鉆套的磨損影響加工精度及生產(chǎn)穩(wěn)定性。基于上述分析，充分利用處理效率高的 VMC850 加工中心資源推行批量生產(chǎn)模式，既能集約使用刀具減少換刀次數(shù)以縮短設(shè)備停機準備時間，對于優(yōu)化效率起到立竿見影的作用；又能降低勞動力需求，大幅度降低生產(chǎn)成本。與此同時，應(yīng)對生產(chǎn)系統(tǒng)進行工藝改良，基于加工中心生產(chǎn)開發(fā)新的夾具系統(tǒng)，改善定位和裝夾的效率以壓縮輔助工時，從而滿足該批訂單的生產(chǎn)需要。

圖-1 端蓋零件圖
一、端蓋零件的加工工序
這批訂單的端蓋零件是二位五通電磁換向閥的主要元件，其材質(zhì)為鋁合金，如圖-1 所示。由零件圖可見，鉆削工序的前道工序為車削工序，端蓋毛坯先經(jīng)車床車削端蓋的頂面及底面，兩平面有較高的平行度要求。端蓋底面的?22H7 臺階孔與閥體裝配，其尺寸精度要求較高。端蓋頂面的?10H7/?12 臺階孔，亦經(jīng)車削加工完成，其中
?10H7 沉頭孔處安裝閥芯。
經(jīng)車床設(shè)備加工后的坯件需完成鉆削工序，?4.5/?9 臺階孔及M3 螺紋孔皆為安裝孔，?3 通孔則為氣道孔，該工序的主要工步內(nèi)容見表-1。其中：為保證端蓋頂面安裝孔的位置精度，在鉆削前使用中心鉆打孔定位；?4.5 通孔及?9 臺階孔使用臺階鉆加工，市面上能買到合適尺寸的標(biāo)準型號臺階鉆頭；M3 螺紋精度等級較高，且鋁合金坯料的塑性較強，可使用擠壓絲錐攻絲處理，既能解決工作工程中排屑困難問題，又能獲得較高的螺紋精度和表面粗糙度。
綜合分析端蓋零件工步內(nèi)容、形位和尺寸要求，結(jié)合所選用VMC850 加工中心性能和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，制定鉆削方案并編寫數(shù)控加工工藝卡表（表-1）如下：

二、夾具設(shè)計原理分析
為改善定位和裝夾的效率，充分發(fā)揮加工中心的效率優(yōu)勢，現(xiàn)因應(yīng)端蓋零件鉆削工步多，尺寸及形位精度較高的特點，著手改善其工裝夾具系統(tǒng)。要求新開發(fā)的夾具系統(tǒng)反應(yīng)速度塊、操作簡易，定位精度高且有助于提高生產(chǎn)效率。
生產(chǎn)車間已經(jīng)進行集中供氣系統(tǒng)改造，能不間斷地提供壓力穩(wěn)定的高純度氣體，這為采用氣動夾具設(shè)計方案提供了必要的前提條件。
通過對零件圖（圖-1）進行工藝分析可知，先經(jīng)車床車削的兩端面平行度要求高，針對該批零件而設(shè)計制作的氣動夾具，其底板作為支承板，能保證零件鉆削加工后各孔軸線與上基面的垂直度。車床加工的?22 H7/?24 臺階孔，可考慮與鑲嵌在底板上的?22g6 定位柱作間隙配合，以便于零件的安裝。為簡化夾具的設(shè)計制作過程，在設(shè)計氣缸時可因材制宜，利用氣缸元件端面限制零件的一個軸向轉(zhuǎn)動自由度。
傳統(tǒng)的加工工藝，定位裝夾的過程繁瑣復(fù)雜、生產(chǎn)效率低。進行氣動夾具設(shè)計時，優(yōu)先考慮刀具集約加工原則，盡可能減少換刀次數(shù)，一次換刀完成多個零件的同一加工工步，即采用多工位設(shè)計思路。針對生產(chǎn)流程規(guī)劃和前道工序的產(chǎn)能狀況，結(jié)合鉆削工序處理設(shè)備
VMC850 加工中心的技術(shù)性能和參數(shù)，確定本夾具經(jīng)一次裝夾，可加工 60 個端蓋零件。
綜上所述，在進行氣壓傳動夾具設(shè)計時，以保證零件的尺寸精度和形位精度為前提，采用多工位結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮加工中心的效率優(yōu)勢，以“一面一芯一點”定位為核心設(shè)計思想。

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總結(jié)
采用傳統(tǒng)工裝夾具的生產(chǎn)方式，鉆削不同規(guī)格的安裝孔和氣道孔，需要頻繁更換鉆套和刃具。既需要大量的勞動力，而且生產(chǎn)效率低、工作強度大、加工尺寸精度差。熟練工人每處理一個端蓋零件平均耗時 15 分鐘，一名熟練工人每班只能生產(chǎn) 32 個零件。本案選用VMC850 加工中心，并配套多工位氣動夾具進行批量生產(chǎn)，經(jīng)一次裝夾能加工 60 件端蓋零件。在提高裝定位精度和裝夾穩(wěn)定性的同時，充分發(fā)揮加工中心設(shè)備加工效率高的特點，集約使用不同規(guī)格的刀具，極大地節(jié)省了輔助工時。在應(yīng)用實踐階段進行工時測定，加工60 件端蓋零件僅需一小時，生產(chǎn)效率較以往提高了 10 多倍。
更為重要的是，根據(jù)原工藝條件制定生產(chǎn)計劃，12 臺普通鉆床安排三班，需 36 名工人輪班生產(chǎn)。生產(chǎn) 50000 件零件需耗時 44 天，高昂的勞動力成本削減了原本已顯微薄的利潤。而使用加工中心進行排產(chǎn)，6 名加工中心操作工安排三班，完成訂單任務(wù)僅需 18 天，人力成本僅為工藝改善前的 7%，節(jié)省了大量的勞動力。
綜上所述，利用 VMC850 加工中心資源推行批量生產(chǎn)模式，并在此基礎(chǔ)上進行裝夾工藝的改良，使生產(chǎn)效率得到大幅度的提升，既能保證按時交付訂單產(chǎn)品，又節(jié)省了大量的勞動力資源，并取得了良好的經(jīng)濟效益。

加工中心的端蓋零件生產(chǎn)工藝改進與夾具設(shè)計

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