（甘肅機電職業(yè)技術學院，甘肅 天水 741001）

與傳統(tǒng)機械加工工藝相比，數(shù)控加工優(yōu)勢更加突出，其不僅具有自動化程度高、加工精度高以及勞動強度低等方面的加工優(yōu)勢，同時其還可實現(xiàn)對復雜曲面零件的高質(zhì)量加工，應用優(yōu)勢較為突出。在鋁合金薄壁零件加工中應用數(shù)控加工技術，會達到理想化零部件加工模式。為實現(xiàn)最優(yōu)化鋁合金薄壁零件數(shù)控加工效果，對鋁合金薄壁零件數(shù)控加工夾具相關內(nèi)容展開研究顯得極為必要。在正式展開研究之前，首先應對鋁合金材料性能與工藝特點展開分析。

1 鋁合金材料工藝特點與性能

鋁合金材料在工業(yè)生產(chǎn)中應用較為廣泛，屬于有色金屬結構材料范疇。材料性能、工藝特點主要體現(xiàn)在以下幾點：①柔韌性。鋁合金材料有著較為明顯的粘附性強、塑性好以及韌性理想等方面的優(yōu)勢，在切削時不容易發(fā)生分離問題，但卻容易粘附在刀刃上，進而生成刀瘤；②鋼性。通常薄壁件都存在著鋼性較差的問題，在加工時很容易便會發(fā)生變形狀況；③膨脹性。由于鋁的線膨脹系數(shù)要遠遠大于鋼的線膨脹系數(shù)，所以在進行切削時很容易會產(chǎn)生熱變形過大的狀況；④硬度。鋁合金材料一般都存在著硬度偏低的問題，在進行加工時很容易會出現(xiàn)劃傷以及表面粗糙度不達標等狀況，但因為鋁合金比強度相對較高，所以其在航空產(chǎn)品中有著廣泛運用。

2 數(shù)控加工夾具

2.1 概況

夾具是數(shù)控機床用于引導刀具、裝夾工件的裝置，是為某工件的某道工序所設計的夾具，主要由定位元件、夾緊裝置、引導元件、對刀元件、連接元件以及夾具體和其他元件、裝置所組成[1]。按照結構特點、專門化程度，夾具可以分為可調(diào)夾具、通用夾具、專用夾具以及組合夾具等幾種，具有操作便捷、迅速、省力等方面的優(yōu)勢，能夠為高精度、高效率生產(chǎn)提供可靠保障，但其同時也存在著制造成本高以及加工周期長等方面的特征[2]。同時，由于在產(chǎn)品發(fā)生變更時，夾具使用會受到直接限制，所以其多用于大批量產(chǎn)品生產(chǎn)之中。

2.2 應用作用

在進行數(shù)控加工時，夾具具有以下幾項作用：①保證工件加工精度。在夾具作用下，加工件不會因為加工人員技術水平而受到影響，一批次工件加工精度差異可以被控制在最小；②壓縮輔助工時，保證生產(chǎn)效率。運用夾具并不需要對工件實施劃線找正處理，能夠切實減少輔助工時，且在裝夾之后，工件剛性也會得到顯著提升，切削用量會得到有效提高；③機床使用范圍會得到切實拓展，會按照加工機床成形運動在機床上附以不同類型夾具，機床會突破原有工藝范圍，得到更加廣泛的運用；④降低加工成本。因為在使用夾具后，產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量會趨于穩(wěn)定狀態(tài)，廢品生產(chǎn)率會出現(xiàn)明顯下降的趨勢，所以可安排較低等級工人對機床進行操作，可達到有效降低生產(chǎn)成本的目標；⑤減輕人員勞動強度。夾具操作較為方便，可通過對液壓以及氣動等夾緊裝置的運用，實現(xiàn)切實降低工人勞動強度的效果。

3 鋁合金薄壁零件數(shù)控加工夾具與相關問題

3.1 工程實例

為滿足公司生產(chǎn)需要，某公司加大了對批量接線盒薄壁零件的研究力度，而本文在此也將以接線盒薄壁零件為例，按照加工時裝夾定位要求，展開專用夾具設計，并會按照使用實際情況，對夾具設計展開優(yōu)化與改良。運用此夾具裝夾工件實施產(chǎn)品加工過程中，可實現(xiàn)有效提升工件定位時間與工件裝夾效率的目標，能夠達到良好的加工精度與加工效率，工件批量生產(chǎn)價值會得到顯著提高。

3.2 加工方案

本次生產(chǎn)接線盒產(chǎn)品是電腦重要配件，屬于鋁合金材料。產(chǎn)品預計月產(chǎn)超過20萬件，屬于大批量生產(chǎn)產(chǎn)品，單個產(chǎn)品壁厚在0.5mm，是典型的精密五金制品。按照產(chǎn)品生產(chǎn)目標，在實施產(chǎn)品加工時需要滿足以下幾項技術要求：①零件底面不可進行工具修飾，尤其是砂布、銼刀修飾；②表面不能出現(xiàn)明顯的氣孔、劃痕等損傷；③沒有注明形狀的公差需要符合IT8要求；④產(chǎn)品底面要和其他物體相粘結。

加工思考：由于本次加工產(chǎn)品為薄壁鋁合金零件，如果采用切削加工手段進行材料處理，會造成較大的材料浪費，所以并不建議使用此種處理方式。通過對零件圖的分析可以發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)品外形粗糙度底面可通過切削手段對底面粗糙度進行保證，而其他面需要運用不去除材料手段獲取，除底面外，其他面均較為光潔。因此在進行零件加工時，需要運用兩種手段對零件實施加工。在具體加工時，需要先運用壓鑄方式對產(chǎn)品展開處理，將其鑄造成壁厚為0.5mm的半成品，同時需要運用數(shù)控銑手段對地面展開銑削加工處理，在尺寸合格后便可停止施工。

3.3 加工難點

在對加工方案確定之后，加工部門對加工特點展開了詳細分析，并與客戶一起就具體加工適宜以及加工標準展開了分析。本次產(chǎn)品外形鑄造所用磨具是由客戶負責提供的，筆者所在公司主要負責地面銑削加工，其他部分施工由鑄造廠代為進行。雖然本次加工較為單一，但因為產(chǎn)品薄壁特征影響，整體施工仍然存在著較大難度，像在進行壓鑄時容易出現(xiàn)飛邊問題，或者零件周邊表面條件相對有限，會直接增加后期加工定位難度等問題，都會使機床加工定位裝夾變得異常困難。

按照零件特點與形狀，在進行此種零件加工時，一方面要保證定位裝夾準確性以及效率，要通過對刀具資源的充分運用，有效控制刀具資源消耗，確保工件振動對刀具、工件的影響可以被控制到最低；另一方面需要保證夾具簡單性以及便捷性，要在按照生產(chǎn)要求對其展開專項設計的同時，保證夾具通用型與使用長久性，以防出現(xiàn)反復更換的狀況[4]。本次所用夾具定位裝置共設置10個工位，在進行加工時，會運用相互配合手段對工件毛坯件加工位置進行確定。

3.4 夾具優(yōu)化設計

（1）夾具應用問題。在經(jīng)過一段時間生產(chǎn)實踐后發(fā)現(xiàn)，此夾具在應用時還存在著一定問題：第一，裝夾時間相對較長，人員需要消耗大量實踐進行按壓與安裝，且每人4套夾具也很難滿足具體加工需要；第二，定位存在問題，工件在加工過程中容易出現(xiàn)底部壁厚不達標，甚至是穿底問題，會對工件加工精度形成影響；第三，加工效率不理想，底座體積較為笨重，人員需要花費大量精力實施夾具取放，會對生產(chǎn)效率形成影響；第四，由于夾具、工件屬于過渡配合模式，需要一定力度才可完成取放，在進行加工過程中可能會因為切削力或其他受力影響，而使個別工件出現(xiàn)與夾具連接過于緊密的狀況，會對工件拿取造成阻礙[5]。

（2）夾具優(yōu)化設計。針對夾具使用所存在的問題，提出以下幾點優(yōu)化建議：①為避免出現(xiàn)裝夾定位不準以及耗時問題，公司決定展開氣動輔助加緊裝置設計，以對裝夾操作形成輔助，確保所有工件定位準確程度；②為改變過于厚重的底座，決定將底座制作成分成結構，并會按照獨立棱柱形式對機床夾具、工件夾具連接部分展開設計，整套夾具由底座、上層定位板以及下層定位板所組成；③因為考慮到機床裝夾需要依靠人工完成相應操作任務，所以需要將人工操作方面因素考慮到其中，不可過度追求一次裝夾工件生產(chǎn)量，需要做好人員工作量承受能力分析，保證任務量安排合理性，防止出現(xiàn)人員工作負擔過重的問題，應做好底座結構以及夾具尺寸調(diào)整，將每層產(chǎn)量控制為8個，實現(xiàn)兩層同時加工模式，確保工件加工每次產(chǎn)量可以達到16個；④因為在加工過程中可能會出現(xiàn)個別工件和定位端進行連接的狀況，會直接增加徒手取件難度，所以需要做好工件加緊力度、體積大小調(diào)整，應在加工定位板過程中需要高度、寬度尺寸把控，確保其各項尺寸能夠小于工件內(nèi)腔尺寸。同時需要在工件定位端內(nèi)側設置小孔，以在工件套在工位時，對其施加外推力，從而實現(xiàn)對取件難問題的有效處理，一般建議將小孔設置為φ8mm尺寸[6]。

3.5 數(shù)控加工程序編制

事實上，數(shù)控銑床加工復雜程度相對較低，不僅可通過對相應軟件的運用完成編制任務，也可通過手動編程手段，在車間現(xiàn)場展開調(diào)試。由于工件一般會被固定在平口鉗位置，需對兩側實施全面加工，切削量相對較小，所以需要保證走刀加工一次性以及加工質(zhì)量。按照加工要求，本次加工選擇φ12mm的平底合金銑刀，并將進給速度控制在2500mm/min左右[7]。在進行銑削時，刀具只需要對前后側面工件底部進行處理即可。在對刀具走刀路徑進行設計過程中，需要按照輪廓對刀具外形走刀展開分析，進而達到對工件地面實施銑削處理的目標。

4 結語

本文所介紹專用夾具、輔助裝置投入成本相對較低，且存在著裝置結構簡單的特點。每臺機床都配備1套裝夾輔助裝置、6套專用夾具，在開機之前，需要做好夾具安裝。在進行加工時，夾具可輪換進行使用，并不需要投入大量實踐與精力，數(shù)控設備使用量會得到有效控制，企業(yè)效益也會得到大幅度提升。由于加工對象以及加工條件等方面差異的影響，本文所介紹夾具設計、使用方式未必適合所有機床，所以單位需要按照具體情況有針對性展開夾具設計與數(shù)控加工程序編制，進而達到最優(yōu)化加工生產(chǎn)模式。