“保证同心度+翻身两面” 加工解决实例 - 忆未来

“保证同心度+翻身两面” 加工解决实例

生产过程中最为重要的两个要素;一是质量,二是效率。其中质量是第一位的,因为没有有效的控制手段,即使效率再高,产能再强,生产出来的产品也产生不了社会效益,甚至会产生负面效益。在质量达到目标要求的前提下,就应适当提高生产效率,以增加产能提高企业的生产效率及竞争力。
如何在尽量避免效率降低的同时,提高产品的质量就成为生产管理中关键的一环。工业生产中,排除人为因素,环境因素等不确定因素之外,提高生产效率简单来说就是减少生产设备停下来的时间。原因很简单,生产者每天的工作时间是有限的,如果要在有限的时间内提高生产效率,那么只有将生产设备的潜力发挥到极限。
但是这样一来,就与质量体系的目标发生了冲突。在质量体系中,最直接也是最有效的办法就是在生产过程中引入过程控制的概念。
所谓过程控制,就是在生产过程中就开始控制工件的尺寸,并将测量的结果及时反馈到正在制造的工件上,而不是等到工件完成之后亡羊补牢式的测量。
在加工中我们遇到这样一个加工实例,毛坯是Φ80的圆柱体表面淬硬的钢材,HRC55-60左右,加工完成图如下所示。
CAD图

由图中可以看出,加工该工件有以下几个难点:
一:该工件需要两面加工,在工件翻身加工的同时,如何保证其基准不丢失,这是个需要解决的问题。
二:该工件中心通槽相对于外圆的同心度要求较高,出于尺寸公差的原因,应该将中心通槽与外圆一次装夹完成加工。但是外圆出于节约成本的考虑应该由车床完成加工,内圆则应该由线切割或电火花完成加工,这样的话在进行工位流转的同时,如何保证工件的基准不丢失,这也是个等待解决的问题。
我们在设计过程中参考了其他产品的设计方案,如果采取传统的夹具夹紧方式,不仅每步加工都要一整套专门设计的工装进行夹紧,而且工位与工位之间的流转精度还难以保证。这样要低成本高效率的生产该工件,势必不能采用传统的夹持方式。
出于以上考虑,我们在设计中采取了与通常有所不同的夹紧方式。在夹紧过程中我们使用了膨胀销孔定位的方案,该方案的优点为:重复定位方便,准确,成本低廉,且可以在无需更改原有机床的前提下进行夹具的安装。

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在本套柔性定位夹具中我们使用了通用的夹持部分,在更换不同工位时只需要更换相应的底座就可以了。每种底座对应不同的机床,这是这套夹具设计的要点所在。
这套定位夹具称之为模块化系统,是上海麦迅机床技术有限公司为这套系统理念所定的名称。在麦迅的工厂里可以看到,模块化设计,模块化生产,模块化测量,模块化使用。从始至终,模块化的理念始终穿插在设计制造和检验的过程中。模块化的使用设计关键在于通用的接口,作为机床和工件的接口,通用定位夹具就在模块化系统中占据了非常重要的位置。
回到该套定位夹具,如图所示,我们在夹具的设计方面一共计划制造车床用,加工中心及电火花用,线切割用等三套基础夹具,这三套基础夹具是与机床直接连接的,另外我们还设计了一套夹持工装,这套工装通过膨胀销可在三种基础夹具之间实现随时拆装转换。而所要加工的工件则是安装在夹持工装之上的,在加工过程中,被加工的工件在机床之间流转而不需从夹持工装上拆下,避免不需要的二次装夹。
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在车床,加工中心,电火花及线切割上,工件需要加工的位置各不相同,所需要的夹持方式也有正下方,侧面,反面等各种方式。
在普通车床上完成外圆和一个端面的粗加工之后,将工件以已加工过的端面和外圆作为定位面,装夹在夹持工装上。由于采用了偏心销定位的方式,所以工件的圆心可以很方便的定位在两个固定销的中心线上,这样可以方便地将工件翻身而不需要重新校正工件的坐标位。再将夹持工装装在车床专用的基础夹具上,通过车床上的卡盘将工件夹持住,这样就可以在车床上进行加工了。
完成车床的加工步骤之后,不用将工件从夹持工装上拆下,只需要将夹持工装同基础夹具拆开,将夹持工装连同工件一同转移到加工中心及电火花专用的基础夹具上,这样一来,在转换工位的过程中,我们利用了膨胀销良好的重复定位精度,从而避免了工件二次装夹所带来的尺寸误差。从而达到了一次装夹同时完成内孔和外圆加工的要求,从原理上保证了加工的精度。
同上所述,将工件在加工中心上加工完成之后,同样不需要直接拆除工件,而是将工件和夹持工装作为一个整体,从加工中心移动到线切割机床。如此循环往复,这样就能够形成一个比较清晰的流水线生产的流程。
同时,如果厂家对质量有较高的追求,也可以在工位之间方便的添加三坐标的过程测量,在测量工件并取得尺寸精度的具体数值之后,可以根据要求自由选择在下一道工序上进行补偿,或者是直接标明偏差值,待返工时直接输入偏差值进行加工即可。
这套模块化工装能够较好的完成加工工件的需要,并且在一定程度上促成了加工过程中的变量控制,而且使用了该类工装之后,工厂能在很短的时间内实现工件生产的转换,并迅速渡过试生产阶段,进入大批量生产状态。
由此可以看出,由于要保证产品的一致性,所以要在生产中进行过程控制,以达到高质量的标准。而模块化流水线式的作业方式,对于方便的实现过程控制是必须和必要的。对于模块化流水线的作业方式来说,通用接口和高互换性则是模块化的特点之一,这些都是实现过程控制所必不可少的要素。

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