国家职业资格全国统一鉴定
数控车工技师论文
（国家职业资格二级）
论文题目：论轮毂法兰面精车夹具改进
姓 名： _____ 李 余 _ __ _ _ 身 份 证 号： ____[***********] 单 位： 东风本田汽车零件部件公司_
申报种名称： __ ___ 数控车工 _ ___
申报工种等级：_ 国家职业资格二级__ _
申 报 时 间： ____2014.12.10 __
摘 要
我国现代化要求机械制造工业为技术进步、技术改造提供先进、高效的技术装备，它首先要为我国正在发展的各产业提供质量优良、技术先进的技术装备，同时还要为新材料、新能源、机械工程等新技术的生产和应用提供基础装备。
本论文是结合某公司轮毂生产线实际生产中，数控车床夹具不能满足生产要求，对夹具进行改进，充分利用液压原理设计出的夹具，从而减少了操作者的劳动强度，降低了设备故障了与生产成本，提高了生产效率。 关键词：夹具 轮毂 碟形弹簧 法兰面精车 一、引言
某公司生产线加工13个不同机种的轮毂，12条相同生产线，为了满足客服需求，12条生产线每周不少于7次的机种交换，轮毂法兰面精车在5序，轮毂法兰面采用内涨式夹具，优点：加工精度高，针对性强，易装夹；缺点：夹具夹紧力不稳定容易导致工件位移而破坏定位或打滑，造成设备故障率高，劳动强度增加，生产成本提高；
本文对轮毂法兰面精车夹具进行研究，结合液压夹具原理及功能，对轮毂法兰面精车夹具进行改进，从实践意义上，实现夹具的改进，保证夹紧力的稳定；为机械加工技术的发展提供尝试和探索。 二、机床夹具及其功用 1、机床夹具的概述
定位：工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。
夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。
装夹：定位和加紧综合称为装夹。
机床夹具：完成装夹的工艺设备称为机床夹具。
机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。 2、机床夹具的主要功能:
在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程
称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。 三、 案例分析 1、轮毂加工概述
轮毂毛坯通过铸造基本成型，材料为40MnB ，工艺加工顺序为：1序法兰面、端面、外径粗车（如图1），加工设备：数控车床；2序镗孔、端面、外径粗车（如图2），加工设备：数控车床；3序花键加工（如图3），加工设备：拉床；4序轴径磨削（如图4），加工设备：数控磨床；5序法兰面、端面精车（如图5）；6序……
(3)
（图1） （图2）
(1)
(4)
（图3） （图4）
（图5）
2、原夹具设计
因为轮毂法兰面精度较高，又是精加工，对夹具要求精度较高；轮毂法兰面夹具由定位面、涨套、拉杆、碟形弹簧、过渡盘组成如（如图6），夹具夹紧步骤为：装夹零件→脚踩液压卡盘夹紧→液压顶杆后退→碟形弹簧松开→拉杆向左移动→涨套涨开，零件夹紧；夹具松开步骤为：脚踩液压卡盘夹紧→液压顶杆前进→碟形弹簧夹紧→拉杆向右移动→涨套松开→零件松开→卸载零件；轮毂是否能够完全夹紧取决于碟形弹簧的弹性，碟形弹簧（如图7）在循环夹具松开后会产生变形，夹具的夹紧力随碟形弹簧的变形而减小，当夹紧力小于等于切削力时，轮毂会产生打滑，打滑后导致轮毂、刀杆、刀片报废（如图8），夹具定位面、涨套磨损（如图9），碟形弹簧也会随着变形弹性的减小而报废；
（图6）
轮毂12条生产线日加工量8400件，碟形弹簧每加工36500件需更换一套，平均每4.3天序更换一次，每次夹具打滑大约需要10800秒进行夹具精度调整与刀具更换，每次调整导致前后8个工序停止生产，严重影响了公司的生产效率，增加了生产成本，浪费了大量人力物力，打滑时并且存在者很多的安全隐患。
（图7）
(图
8)
(图9) 3、夹具改进
为了解决该问题，本人结合实际生产经验，为该工序设计了一套全新夹具；具体设计思路及内容如下：
该夹具的重点在于怎么稳定夹具的夹紧力；夹紧力的三要素：大小、方向、
作业力，而夹紧力的三要素确定必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、定位元素的结构和布置等多元素。夹紧力过大：会使工件或夹具变形，对加工质量无法保证；夹紧力过小：无法抵抗加工中的各种力，夹紧不牢靠，轻则在加工过程中可能发生工件位移，造成工件尺寸超差、波纹甚至打滑，无法实现工件的加工精度要求，重则刀具或工件飞出造成安全事故；
经过对设备结构、夹具结构、工件结构进行了多次分析，结合夹具力的相关知识，并请教相关专家，决定设计出一个夹具与夹具液压油缸连接，使用油缸控制夹具夹紧与松开，理由：液压压力可以保证夹紧力的平稳，而且可以通过对液压压力的调整确定夹紧力的大小，设计出以下二种夹具改进方案。 3.1、方案1（推拉杆与拉杆连接）
针对以上问题设计出：过渡盘、油缸推拉杆、涨套拉杆、定位面为一体的夹具（如图10），油缸推拉杆与拉杆连接；过渡盘去除碟形弹簧装夹部分，中间设计为Φ18的通孔（如图11），油缸推拉杆中间加工1个M16×1的螺纹孔（如图12），涨套拉杆长度由原169mm 改204mm （如图13），使油缸推拉杆与涨套拉杆连接，定位面不变。
我们对方案1设计出的夹具进行订做，并进行实践证明，改进后的夹具在夹紧力稳定问题得到了解决，而轮毂生产线是通用生产线，需加工不同规格的轮毂，轮毂花键孔直径分别为：Φ25.4mm 、Φ27.4mm 、Φ29.4mm 三种规格，需要做成三种不同规格的涨套与拉杆（如图14）；在进行机种转换时，由于每次需要更换涨套与拉杆，不同涨套与拉杆存在着一定的误差，尺寸跳动0.07mm 无法保证（如图5），需进行调整，增加了操作者的劳动强度与机种交换时间。
（图10）
（图11）
（图12） （图13）
（图14）
3.2、方案2（推拉涨套）
针对方案1出现的问题，对夹具进行重新设计：油缸推拉杆、过渡盘、连接杆、定位盘、涨套、定位块组为一体的新夹具（如图15、图16），定位盘与过渡盘进行固定，推拉杆通过连接杆与涨套固定，当推拉杆拉动涨套左右移动时，涨套随之涨开放松，夹具定位面也进行减小；
我们对方案2设计出的新夹具进行订做，并进行实践证明，改进后的夹具夹紧力稳定，每次进行机种转换时只需更换涨套，尺寸跳动0.07mm 得到保证（如图5）；机种转换的效率随之提高，降低了操作者的劳动强度。
（图15）
（图16）
4、效果确认
经过一年加工的实践证明，法兰面精车夹紧的改进无论是在夹紧力上还是在品质保证方面都能满足生产与工艺需求，并且无形中降低了生产成本： 4.1、减少了设备故障停工，提升了日产能力。
原第五序夹紧是用碟形弹簧夹紧的，碟形弹簧每加工36500件需更换一套，更换一次又得花3小时去调整夹具精度，轮毂有想同数控车床6台，日加工量8400件，平均每4.3天序更换一次，严重影响了整线的产能。夹具改进后，打滑的故障停工时间也消除了；夹具的的精度调整更加简单，在与不同机种进行交换时更加简单；生产线恢复到正常生产的状态，保证了每天的产量。 4.2、对降低成本的作用。
解决打滑问题，原需更换每套2000元的碟形弹簧费用节省了，刀杆、刀片、轮毂的异常报废解决了，定位面、涨套的寿命同时增加了。 四、结束语
经过方案2的夹具改进，夹紧力能够保值平稳，工件加工精度稳定，机种交换效率得到提高，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，能在批量生产同时保证产品质量的加工精度；有效地降低生产成本，减轻操作者的劳动强度；通过对夹具改进，培养人们突破现状的思维和激发斗志，为企业培养一批又一批的创新型人才，在某种程度上提高了企业实际生产效益。 五、参考文献：
1、沈建锋 虞俊主编，《数控车工》（高级），机械工业出版社，2007年1月第一版。
2、周学民、吴爱平、唐红权主编《数控车床操作与加工》，汕头海洋音像出版社 2009年1月。
国家职业资格全国统一鉴定
数控车工技师论文
（国家职业资格二级）
论文题目：论轮毂法兰面精车夹具改进
姓 名： _____ 李 余 _ __ _ _ 身 份 证 号： ____[***********] 单 位： 东风本田汽车零件部件公司_
申报种名称： __ ___ 数控车工 _ ___
申报工种等级：_ 国家职业资格二级__ _
申 报 时 间： ____2014.12.10 __
摘 要
我国现代化要求机械制造工业为技术进步、技术改造提供先进、高效的技术装备，它首先要为我国正在发展的各产业提供质量优良、技术先进的技术装备，同时还要为新材料、新能源、机械工程等新技术的生产和应用提供基础装备。
本论文是结合某公司轮毂生产线实际生产中，数控车床夹具不能满足生产要求，对夹具进行改进，充分利用液压原理设计出的夹具，从而减少了操作者的劳动强度，降低了设备故障了与生产成本，提高了生产效率。 关键词：夹具 轮毂 碟形弹簧 法兰面精车 一、引言
某公司生产线加工13个不同机种的轮毂，12条相同生产线，为了满足客服需求，12条生产线每周不少于7次的机种交换，轮毂法兰面精车在5序，轮毂法兰面采用内涨式夹具，优点：加工精度高，针对性强，易装夹；缺点：夹具夹紧力不稳定容易导致工件位移而破坏定位或打滑，造成设备故障率高，劳动强度增加，生产成本提高；
本文对轮毂法兰面精车夹具进行研究，结合液压夹具原理及功能，对轮毂法兰面精车夹具进行改进，从实践意义上，实现夹具的改进，保证夹紧力的稳定；为机械加工技术的发展提供尝试和探索。 二、机床夹具及其功用 1、机床夹具的概述
定位：工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。
夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。
装夹：定位和加紧综合称为装夹。
机床夹具：完成装夹的工艺设备称为机床夹具。
机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。 2、机床夹具的主要功能:
在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程
称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。 三、 案例分析 1、轮毂加工概述
轮毂毛坯通过铸造基本成型，材料为40MnB ，工艺加工顺序为：1序法兰面、端面、外径粗车（如图1），加工设备：数控车床；2序镗孔、端面、外径粗车（如图2），加工设备：数控车床；3序花键加工（如图3），加工设备：拉床；4序轴径磨削（如图4），加工设备：数控磨床；5序法兰面、端面精车（如图5）；6序……
(3)
（图1） （图2）
(1)
(4)
（图3） （图4）
（图5）
2、原夹具设计
因为轮毂法兰面精度较高，又是精加工，对夹具要求精度较高；轮毂法兰面夹具由定位面、涨套、拉杆、碟形弹簧、过渡盘组成如（如图6），夹具夹紧步骤为：装夹零件→脚踩液压卡盘夹紧→液压顶杆后退→碟形弹簧松开→拉杆向左移动→涨套涨开，零件夹紧；夹具松开步骤为：脚踩液压卡盘夹紧→液压顶杆前进→碟形弹簧夹紧→拉杆向右移动→涨套松开→零件松开→卸载零件；轮毂是否能够完全夹紧取决于碟形弹簧的弹性，碟形弹簧（如图7）在循环夹具松开后会产生变形，夹具的夹紧力随碟形弹簧的变形而减小，当夹紧力小于等于切削力时，轮毂会产生打滑，打滑后导致轮毂、刀杆、刀片报废（如图8），夹具定位面、涨套磨损（如图9），碟形弹簧也会随着变形弹性的减小而报废；
（图6）
轮毂12条生产线日加工量8400件，碟形弹簧每加工36500件需更换一套，平均每4.3天序更换一次，每次夹具打滑大约需要10800秒进行夹具精度调整与刀具更换，每次调整导致前后8个工序停止生产，严重影响了公司的生产效率，增加了生产成本，浪费了大量人力物力，打滑时并且存在者很多的安全隐患。
（图7）
(图
8)
(图9) 3、夹具改进
为了解决该问题，本人结合实际生产经验，为该工序设计了一套全新夹具；具体设计思路及内容如下：
该夹具的重点在于怎么稳定夹具的夹紧力；夹紧力的三要素：大小、方向、
作业力，而夹紧力的三要素确定必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、定位元素的结构和布置等多元素。夹紧力过大：会使工件或夹具变形，对加工质量无法保证；夹紧力过小：无法抵抗加工中的各种力，夹紧不牢靠，轻则在加工过程中可能发生工件位移，造成工件尺寸超差、波纹甚至打滑，无法实现工件的加工精度要求，重则刀具或工件飞出造成安全事故；
经过对设备结构、夹具结构、工件结构进行了多次分析，结合夹具力的相关知识，并请教相关专家，决定设计出一个夹具与夹具液压油缸连接，使用油缸控制夹具夹紧与松开，理由：液压压力可以保证夹紧力的平稳，而且可以通过对液压压力的调整确定夹紧力的大小，设计出以下二种夹具改进方案。 3.1、方案1（推拉杆与拉杆连接）
针对以上问题设计出：过渡盘、油缸推拉杆、涨套拉杆、定位面为一体的夹具（如图10），油缸推拉杆与拉杆连接；过渡盘去除碟形弹簧装夹部分，中间设计为Φ18的通孔（如图11），油缸推拉杆中间加工1个M16×1的螺纹孔（如图12），涨套拉杆长度由原169mm 改204mm （如图13），使油缸推拉杆与涨套拉杆连接，定位面不变。
我们对方案1设计出的夹具进行订做，并进行实践证明，改进后的夹具在夹紧力稳定问题得到了解决，而轮毂生产线是通用生产线，需加工不同规格的轮毂，轮毂花键孔直径分别为：Φ25.4mm 、Φ27.4mm 、Φ29.4mm 三种规格，需要做成三种不同规格的涨套与拉杆（如图14）；在进行机种转换时，由于每次需要更换涨套与拉杆，不同涨套与拉杆存在着一定的误差，尺寸跳动0.07mm 无法保证（如图5），需进行调整，增加了操作者的劳动强度与机种交换时间。
（图10）
（图11）
（图12） （图13）
（图14）
3.2、方案2（推拉涨套）
针对方案1出现的问题，对夹具进行重新设计：油缸推拉杆、过渡盘、连接杆、定位盘、涨套、定位块组为一体的新夹具（如图15、图16），定位盘与过渡盘进行固定，推拉杆通过连接杆与涨套固定，当推拉杆拉动涨套左右移动时，涨套随之涨开放松，夹具定位面也进行减小；
我们对方案2设计出的新夹具进行订做，并进行实践证明，改进后的夹具夹紧力稳定，每次进行机种转换时只需更换涨套，尺寸跳动0.07mm 得到保证（如图5）；机种转换的效率随之提高，降低了操作者的劳动强度。
（图15）
（图16）
4、效果确认
经过一年加工的实践证明，法兰面精车夹紧的改进无论是在夹紧力上还是在品质保证方面都能满足生产与工艺需求，并且无形中降低了生产成本： 4.1、减少了设备故障停工，提升了日产能力。
原第五序夹紧是用碟形弹簧夹紧的，碟形弹簧每加工36500件需更换一套，更换一次又得花3小时去调整夹具精度，轮毂有想同数控车床6台，日加工量8400件，平均每4.3天序更换一次，严重影响了整线的产能。夹具改进后，打滑的故障停工时间也消除了；夹具的的精度调整更加简单，在与不同机种进行交换时更加简单；生产线恢复到正常生产的状态，保证了每天的产量。 4.2、对降低成本的作用。
解决打滑问题，原需更换每套2000元的碟形弹簧费用节省了，刀杆、刀片、轮毂的异常报废解决了，定位面、涨套的寿命同时增加了。 四、结束语
经过方案2的夹具改进，夹紧力能够保值平稳，工件加工精度稳定，机种交换效率得到提高，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，能在批量生产同时保证产品质量的加工精度；有效地降低生产成本，减轻操作者的劳动强度；通过对夹具改进，培养人们突破现状的思维和激发斗志，为企业培养一批又一批的创新型人才，在某种程度上提高了企业实际生产效益。 五、参考文献：
1、沈建锋 虞俊主编，《数控车工》（高级），机械工业出版社，2007年1月第一版。
2、周学民、吴爱平、唐红权主编《数控车床操作与加工》，汕头海洋音像出版社 2009年1月。