T型冷拔铝合金型材加工工装

袁 林 赵文忠

（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

随着我国制造行业及其体系的发展和完善，辅助加工的工艺装备得到了快速发展。据不完全统计，复杂零件生产中数控程序调整、工装夹具准备和刀具准备等加工准备时间较长，是制约生产效率的主要因素之一。一般加工前准备时间达到了整个生产周期的20%以上[1]。对于一些形状复杂或难加工的零件，加工精度及零件的变形程度是由加工工装决定的[2]。一套好的零件加工工装在经济性、实用性、可靠性和安全性方面都对零件加工起到了至关重要的积极作用[3]。

T型型材就是材料截面为T形的型材。T型铝型材零件一般加工长度较长，零件特征在腹板和翼缘上，很难一次性加工整个零件，所以要进行二次定位及加工。对于零件精度要求高的零件，必须保证零件精度达到要求。因此，需要设计一套针对T型型材加工用的工装，以提高生产效率，保证零件的精度。

1 零件工艺性分析

T型冷拔铝合金型材零件普遍较长，需要在腹板上加工缺口、在缺口翼板处加工孔以及在腹板侧面加工孔。在以上零件特征中，精度要求高的尺寸是缺口底边与翼板表面的距离尺寸和缺口的长度尺寸。因此，在设计工装时要注重这两处特征的设计，并保证在加工腹板缺口时零件不会变形。

典型的T型冷拔铝合金型材零件，如图1所示。零件的长宽比较大，在腹板上有两处矩形缺口，两个缺口的尺寸相互独立。腹板侧面的间隔安装孔和翼板上每个矩形缺口处的5个孔距离尺寸精度要求一般不高。

图1 T型冷拔铝合金型材零件

2 工装设计和加工

工装整体框架的适用性越接近产品制造需求，越容易满足工装的设计要求，包括定位需求、装夹需求、支撑需求等[4]。基于零件腹板、翼板以及零件的整体特征，应该设计出一种既能满足加工矩形缺口底边与翼板面的距离尺寸精度，又能满足缺口的长度尺寸精度的工装。此类零件加工数量大，要在确保零件加工效率的基础上，保证零件尺寸精度要求。因为此类零件的长宽比较大、质量轻、加工易变形、个别尺寸精度要求高以及加工效率要求高，所以在工装设计时，可以考虑一次装夹多个零件同时加工，以满足零件加工的高效率要求。零件矩形缺口处加工时必须做加固设计，避免零件加工过程中出现变形。同时，要在保证零件各矩形缺口之间的长度尺寸的前提下，保证矩形缺口尺寸。

综合以上分析及构思，经过多次论证及仿真，最终得到了适合此零件加工要求的工装组合，结构如图2所示。

图2 工装组合结构示意图

工装设计的原则是在力求满足零件要求的基础上，使工装模块结构简单、性能稳定[5]。本工装组合采用铝合金材料加工而成，分为工装组合1和工装组合2两种。工装组合1由基座1、压板1-1、压板1-2和螺钉3（标准件M8×30）组成。工装组合2由基座2、压板2-1、压板2-2和螺钉3（标准件M8×30）组成，其中压板2-1与压板2-2相同。

3 工装的特点及使用方法

设计工装时，除要考虑影响产品精度的定位和夹紧等要素外，还要使工装拥有制造简单、操作方便、使用灵活、降低劳动强度以及保证生产安全等特点。本工装材质为铝合金，结构紧凑合理，方便零件的装夹和拆卸。工装组合1中基座的嵌槽与T型材翼板相匹配。基座1的嵌槽高度小于T型材翼缘的高度，以确保压板能够压紧T型材。压板1-1和压板1-2的嵌槽深度与T型材腹板高度尺寸匹配，由紧固螺钉3将两个压板和基座1连接。

工装组合1能够完成T型材腹板缺口的加工。压板1-1和压板1-2必须安装在型材腹板缺口处，且压板1-1和压板1-2的缺口长度须大于型材腹板缺口的尺寸，以保证缺口在加工时不与压板1-1和压板1-2干涉。具体地，压板1-1安装在基座左端，压板1-2安装在基座右端。

工装组合2中，基座2的嵌槽与2个T型材翼板厚度匹配，压板的嵌槽与T型材腹板和2个翼缘尺寸匹配，能够完成T型材在基座2上的定位和压紧功能。基座2上的凸台为工装组合2的关键部位，能够完成T型材在工装组合2上长度方向的定位。定位凸台应该设置在T型材之后，在确保T型材长度加工的前提下，以T型材在工装组合1中加工的缺口位置来确定基座2中定位凸台的位置。定位凸台的尺寸以型材缺口的尺寸为基准，其高度大于型材腹板厚度尺寸。定位型材时，先将型材的缺口卡在凸台上，完成型材长度方向定位，再用基座中的嵌槽完成2个T型材的横向定位。该工装每次装夹及拆卸T型材时，只需松动压板上的螺钉，并将其提升5～10 mm即可装夹或拆卸T型材。拧紧螺钉即可对T型材进行压紧及定位，无需拆卸压板。工装组合1可以一次性完成5件T型材零件的加工，工装组合2可以一次性完成10件T型材零件的加工。与传统装夹生产方式相比，不仅提高了加工精度，而且提高加工效率。

4 结语

本文设计了T型冷拔铝合金型材零件的加工工装，并在分析零件加工特征的基础上，探索满足零件主要特征的构思及方法，总结出类似型材零件加工工装的设计思路，可为此类零件的工装设计提供借鉴。在实际生产中，使用本工装加工零件降低了生产成本，提高了生产效率。