摩托车轮毂气门孔芯加工工序夹具创新设计

摩托车轮毂气门孔芯加工创新夹具

一、设计创作背景

1. 需求企业背景

浙江万丰摩轮有限公司创建于1994年，系浙江省高新技术企业，国家标准主要起草修订单位，目前拥有浙江新昌和广东江门两大生产基地，年生产摩托车铝合金车轮超过1500万件，产品涵盖10---19英寸不同规格、1500多个品种，现已成为全球最大的摩托车铝合金车轮生产基地，与全球顶级摩托车主机厂建立了战略合作关系：国内主要与大长江集团、钱江集团、洛阳北易、轻骑铃木、南京金城、五羊本田、新大洲本田等主机厂家配套，并远销欧洲、日本、韩国、印度等十多个国家和地区，进入本田、铃木、雅马哈等国际摩托车巨头的全球采购体系。

2. 设计创作动因

浙江万丰摩轮有限公司拥有的机床设备与实际生产需求之间存在匹配度问题，常常出现有些设备被闲置，而某些工序的加工设备则又不够，影响企业生产节拍。公司希望把这些闲置设备通过一定程度的改造，使机床原有功能可以保留，但又可以用于其他工序的生产加工，从而解决企业闲置设备的利用率问题。如轮毂的气门孔芯加工公司放在钻岛工作站生产，但钻岛钻床设备只有15台，金工车间确有20多台数控铣床闲置。图1所示为摩托车轮毂。

图1摩托车轮毂

3. 设计创作问题描述

[问题一]目前，在摩托车轮毂的气门孔芯加工中，存在加工时工件装夹不方便，加工效率比较低。按现有的加工方案组织生产，则公司现有的钻床设备数量不能满足生产的要求。

公司生产任务如果按照订单要求进行分解，则该车间需要完成600只/班，每天按2班制组织生产。目前，每班实际只能生产约400只/班，为了解决生产能力的不足，故公司安排了3班制生产组织方式，员工生产密度、强度都较大。

如图2所示为钻岛加工该工序情况。

图2钻岛轮毂气门孔芯加工工序加工

[问题二]目前，在轮毂气门孔芯加工中采用的工装夹具产品通用性差。企业现生产方案基本要求一种轮毂规格对应一套工装夹具，且只能在公司的钻床设备上使用，不能在其他设备上使用。

公司生产的轮毂规格多达20多种，每套工装夹具采购成本为1万多元。公司仅此一项，就需要支出30多万元费用，而且由于工装夹具的种类规格数量给

工装夹具的存取也带来了一定的管理压力。

[问题三]由于目前使用的工装夹具定位方案不够完善，导致轮毂气门孔芯加工质量不稳定。

二、设计创作过程

1. 分析设计创作问题

11机械高级工张则宇、张煜等同学到企业进行了生产现场调研：浙江万丰摩轮有限公司生产车间数控铣床有较多闲置，而轮毂气门孔芯加工工序的钻床设备由于现有的生产方式效率低，故凸显钻床加工设备数量不够。服务小组经过分析认为：初步可以通过数控铣床的工装夹具改造设计，拓展铣床加工功能，使其可以完成轮毂气门孔芯加工工序生产，从而使公司闲置的数控铣床得以利用，解决该生产中钻床设备不足的状况；另外，服务小组还一致认为数控铣床工装夹具改进之后，还可以使工件装夹变得更为方便，有利于提高生产效率；三是工装改进后还可以解决轮毂气门孔芯加工工序在目前状态中存在加工质量不稳定的状况。

2. 破解设计创作问题

11机械高级工张则宇、张煜同学为主的生产小组着手进行轮毂气门孔芯加工工序夹具创新设计和创作。主要完成了以下主要内容：

1）完成了夹具设计方案并绘制了夹具生产图纸和三维实体造型。因企业要求夹具生产图纸尺寸隐去，夹具三维实体造型图如图3所示。

2）完成了轮毂气门孔芯加工工序夹具三维爆炸图如图4所示。

3）完成了轮毂气门孔芯加工工序夹具产品生产。见图5夹具实物照片。

图3轮毂气门孔芯加工工序夹具总装配图

图4轮毂气门孔芯加工工序夹具三维实体爆炸图

图5轮毂气门孔芯加工工序夹具实物照片

目前，服务小组已经制定了改进方案，并进行了产品的试制和改进。该工装现已被浙江万丰摩轮有限公司用于数控铣床加工轮毂气门孔芯生产。如图6所示。

图6轮毂气门孔芯加工生产现场

三、作品创新点和应用效益

1.作品创新点

1）结构简单紧凑。原工装夹具体积大，现结构紧凑。

2）定位迅速准确。原工装定位方案中设计基准和定位基准不重合，产品加工费品率高；现基准重合，且在定位时只要将工件放上就可自动定位，产品加工费品率极低。

3）操作方便，可实现自动化加工。原工装在加工时工件装夹复杂，且整个加工过程需要手动操作；现工件装夹只要将工件放上即可，且自动准确定位，工件加工中可实现自动化加工，这极其有利于企业组织生产（实际使用中，企业一个员工可以照看2台机床加工）。

2. 作品应用效益

浙江万丰摩轮有限公司轮毂产量为80万件/月，轮毂气门孔芯加工工序在钻床岛站设备上加工（改进前只能生产400只/班.台），且钻岛与上下工序间的物理空间距离大。钻床岛站共有钻床设备15台，每天三班制运转，也不能保证订单生产任务完成。

另公司金加工车间有20台数控铣床设备闲置，利用改进后的夹具可以在这些铣床设备上进行轮毂气门孔芯加工工序加工（实际使用可生产600只/班.台）。车间只要安排2班制运转就能满足订单生产任务。现此夹具在金工车间推广使用，20台铣床设备上都安装了此夹具，把轮毂气门孔芯加工工序加工移到了该车间，同时还拉近了上下工序间的物理距离，已经实现传送带输送，缩短流水线时间节拍，进一步提高了生产率，降低了员工劳动强度。