浅谈YV-320BS加工压紧夹具改善-数控车工技师论文.doc

浅谈YV-320BS加工压紧夹具改善

姓 名：曾百能
身份证：441381198206167513
单 位：东风本田汽车零部件有限公司
申报工种名称：数控车工
申报等级：二级
申报时间：2013年10月

浅谈YV-320BS加工压紧夹具改善
东风本田汽车零部件有限公司 曾百能

摘 要：本课题来自生产实践，夹具是一种加工装夹工件的工艺装备。它的主要功用是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证加工精度，在机械加工中具有重要的作用。所以夹具设计的好坏，是否合理性都直接关系到产品零件的质量，一个设计合理性的好夹具对于所加工出来零件质量的保证，生产效率的提高，员工的劳动强度的降低，都有着重要的意义，因此机械设计的好坏从长远来看，关系到该国的工业领域的兴盛，同时，也影响该国的综合国力，对该国的经济有着直接关系。所以当设计一套夹具之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的夹具获得最佳的经济效果同时也最符合实际需求。本文主要介绍在前盘二班第2序：刹车面精车与滚挤的台湾数控车床YV-320BS压紧夹具的改善原因，改善过程，以及改善后所取得的效果。

关键词：加工精度，改善原因，改善过程，效果。

一、 芯压块改善的原因：
1、 对加工出的零件精度刹车面跳动稳定性有影响。
随着公司的发展壮大,前制动盘班从2006年4月份开始分为前盘1班和前盘2班两个班组, 前盘1班负责前刹车盘的粗加工,前盘2班负责前刹车盘的精加工。目前主要生产中国本田系列车型的前刹车盘产品,为优化加工工艺、保证加工品质，重点工序都采用较先进的数控设备，14条生产线的设计能力为100万台/年。前刹车盘均为双片盘，又名风道盘，顾名思义具有透风功效。从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的空洞，称为风道。汽车在行驶中通过风道处空气对流，到达散热的目的。在汽车刹车时前盘的使用承受力大、磨损较大，所以刹车面的跳动质量尤其重要，在整车中被列为重要保安件。
由于在加工过程中有很多因素影响加工精度，所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。特别是前刹车盘飞碟状的几何尺寸，容易因设备、夹具的因素出现加工误差，使加工后的刹车面跳动超出0.02 mm的工艺要求(如下图1)。

图1

2、 芯压块原来是顶尖状的，压紧前轮毂端面进行加工，由于受力面积较小所需的芯压台压力也必须在20 kg/cm²才能将零件压紧，同时也会造成前轮毂端面压紧处会有压痕和底座夹具有压伤。
为什么必须在20 kg/cm²才能将零件而同时又造成压痕和压伤的呢？
过分析分析我们得出两个原因：①、受力面积小;②、芯压台的作用力和底座承受力不在同一条垂直方向，从而导致芯压台做了许多无用功的压力。
3、 由于高速甩水时转速不宜超过1000转/分，同时为了保障机床的加工节拍而不能将甩水的主轴旋转的时间提高，从而导致会有大量的切削液和铁屑残留在零件表面。
4、 因有大量铁屑和切削液残留后操作人员取出零件前必须花费10秒钟来吹干净，造成机床设备的开动率有所损失。
5、 加工切削时滚挤的转速不能高于300转/分，否则零件振动超差有所增多，所以根据我们对加工情况的经验总结后设定加工切削转速为260转/分，刹车面跳动超差返修率为3.0%左右。

下图为改善前的情况：

二、 夹具的改善设计：
根据刹车盘合件在机床装夹的情况和受力分析（如图2）之后设计了夹具：

图2

可以得出前轮毂端面边缘与刹车盘合件的螺母间隙13.65mm，也就是该新做的夹具上压空间将小于16.65mm，而却该夹具要考虑到防铁屑切削液的功能，现将设计如图3和图4：
图3

左侧为新设计夹具压块在机床加工时照片。

图4

φ89.3
三、 夹具效果的检验：
新夹具装上机床实验后，我们对所加工的零件进行检验，发现刹车面跳动保证的不怎么好，同时两个攻丝孔内扔会残留少量铁屑。
1、新夹具压块对刹车面跳动的影响：
压紧位置有前轮毂端面变成刹车盘W面，因为前盘W面有倾斜度0.08mm的影响，所以会差生一个加工误差，这个误差是由于芯压台压紧零件时零件差生形变所造成的。造成加工误差，影响刹车面跳动超差的主要是：1、芯压台下压产生的弹性变形；2、夹具安装后产生的跳动量。这两者叠加产生加工后的刹车面跳动超出工艺要求的0.02 mm。如下图所示：

装夹剖视图

弹性变形产生的原因：当芯压台下降压到W面，受力作用会产生弹性变形，导致刹车面的平面产生细微的扭曲，当加工完零件芯压台上升，压力释放后，变形消失，由于每个零件发生的变形量不一致，使加工出的零件有几率造成刹车面跳动超出工艺范围的不良品。从零件的几何形状及装夹方式上要完全消除弹性变形在现有的加工工艺上是不能做到的，但通过调整芯压台下压的压力上是可以减小弹性变形的。那控制在多少范围呢？根据班组《始业点检》规定夹具定位面跳动要求控制在0.01mm以下。如果要保证刹车面的跳动在工艺要求的0.02mm以内，通过简单计算0.02mm-0.01mm=0.01 mm；那么弹性变形量就必须控制在0.01mm以内。
通过以上分析，芯压台下压压力值在多少才能控制弹性变形量＜0.01mm呢？班组根据《始业点检》要求芯压台压力值允许在10-20kg/cm²的范围内进行试验。找出对零件产生弹性变形影响最小的数值。从最大值20kg/cm²的压力逐渐减小压力值进行变形量的统计。
通过以上分析，芯压台下压压力值在多少才能控制弹性变形量＜0.01mm呢？班组根据《始业点检》要求芯压台压力值允许在10-20kg/cm²的范围内进行试验。找出对零件产生弹性变形影响最小的数值。从最大值20kg/cm²的压力逐渐减小压力值进行变形量的统计。
芯压台下压压力试验统计： 压力值单位：kg/cm² 变形量单位：mm
压力值
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
变形量
0.015
0.013
0.009
0.007
0.006
0.005
0.005
0.004
0.004
0.003
0.003
经过以上的分析试验，芯压台下压压力在15kg/cm²以下产生的变形量是最小。因每个零件的变形量不一致，故采用15-10 kg/cm²的压力值是最合适的。同时对每个班次所产生的刹车面跳动超差的零件进行追踪比较，发现刹车面跳动超差零件由整改前的3.0%左右的不良率下降到1.0%。
2、如何进一步防止铁屑残留在零件呢？
既然我们能设计一个夹具能将前轮毂端面的铁屑挡在外面，为什么我们不能也同样的设计一个“罩子”似的保护罩来防止铁屑呢？而这个“罩子”只需要防止铁屑，不能影响到加工作业的，这个“罩子”也不需要太硬，反正不受力的，所以设计一个PVC材料的就可以了，设计如下（图6）：
图6
经过实践证明，设定芯压台压力在10-15 kg/cm²以下使弹性变形量控制在0.005 mm以下、使用通用夹具保持跳动在0.01 mm以下，使两者叠加后的加工误差，能完全满足工艺要求刹车面跳动0.02 mm以下；无论是在品质保证方面还是在成本方面，以及效率方面都起到很大的作用
1.对品质保证的作用。
①、降低了不良品的产生。因弹性变形和部品转换时夹具因拆装调整精度产生的不良品，需要二次返修，改善后二次返修率由原来的3%，下降为1.0%
。因二次返修后报废的不良品占刹车面跳动超差总废品的70%以上，通过工艺改善后下降为28品质得到了稳定。
②、很有效的防止了前轮毂端面的压伤。
③、具有与装车后的刹车面跳动保持一致的功能。
2.对提高效率的作用。
整改压紧夹具和PVC罩子能很有效的防止铁屑残留在零件的表面，由原来吹干净零件的10秒钟缩减到3秒左右，有效的节省了用气吹吹零件的时间，使得机床的开动率有所提高。每个零件加工节拍99秒/件，由原来的只能加工14个零件的时间，现在可以多加工一个零件，一个班次下来就可以多加工10来个零件，一个月下来，一年下来呢，这个可以一个很大很大的数字，间接性的为公司创造了剩余价值，巨大的利润。
3.对降低成本的作用。
芯压台压力由原来的20 kg/cm²下降到10-15 kg/cm²，有效的提高底座夹具的压损，从而提高该夹具的使用寿命，为公司节约一笔更加底座夹具的开支。
综上所述，通过加工工艺的分析、改善，合理制定其加工工艺过程，改压紧夹具的设计符合现场生产的需求，同时又很好的保障能力。

[参考文献]
[1]《机械制造工艺学》 机床夹具 中国劳动社会保障出版 汤习成主编
[2]《机床夹具设计手册》 机械工业出版社 杨黎明主编
[3]《机械基础》 机械工业出版社 陈长生主编
[4]《机械设计制图简明手册》 机械工业出版社 刘小年主编

附：改善后图片：