钻模与夹具:制造卓越的关键差异解析
钻模还是夹具?这两个术语易混淆。常成对出现,虽功能相似但不可互换。通过考察如何提升制造质量、降低生产成本、实现自动化,了解两者细微差别。
什么是钻模?
钻模是固定工件和机床部件于工作站的装置。固定于CNC机床刀具(如铣刀),规定刀具位置和运动,即引导加工刀具。钻模独特之处:钻模移动时刀具静止。
可能从周末垂钓爱好知晓"jig",但在工程师词汇中含义不同。对我们而言,钻模保持刀具位置以执行制造任务。常为定制件,确保钻孔攻丝精度和重复性。钻套是常见钻模应用,引导钻头穿过工件保持精准定位和角度,不仅提高质量还能提高制造速度。
钻模类型
钻模是CNC加工常用装置,类型多样。以下为机械加工常用钻模类型:
1. 模板钻模
结构简单、精度高、速度快。机械师更看重精度而非速度。用途多样:可套在工件上、放在工件上或装入工件内,但通常不夹紧。
2. 角度板钻模
适合固定需按角度钻孔的零件,相对于其安装定位器。
3. 平板钻模
类似模板钻模,用法相同。但不同之处:内置夹具固定工件。
4. 翻叶钻模
带铰链翻叶,便于工件装卸。翻叶不完全包围零件。
什么是夹具?
夹具或CNC夹具是另一种流行CNC加工工具,被视为稳定性、支撑、定位的代理。像钻模一样,用于固定、支撑或安装工件于CNC机床。区别:夹具不引导制造刀具,而是将工件固定在安全位置、方向或位置。工作台虎钳也是夹具。
夹具是实现自动化的关键制造工具。难找到不涉及夹具的自动化工业流程。汽车装配线离不开固定引导汽车通过焊接装配的夹具。也可用于固定产品进行光学激光扫描评估制造质量。走进制造工厂定能见到夹具。
夹具类型
多数机械师不熟悉夹具分类,难以选择适合操作的夹具。以下分类基于三方面:加工操作、用途、动力源。列表总结如下:
基于CNC加工操作的夹具类型
- 车削夹具
- 铣削夹具
- 钻削夹具
- 镗削夹具
- 磨削夹具
其他加工操作类型夹具:每种需夹具的CNC加工操作均以操作命名。如珩磨和研磨,分别有CNC珩磨夹具和CNC研磨夹具。
基于用途的夹具类型
- 通用夹具
- 专用夹具
- 组合夹具
- 模块化夹具
- 复合夹具
基于动力源的夹具类型
- 手动夹具
- 气动夹具
- 液压夹具
- 电动夹具
- 磁力夹具
- 真空夹具
结合钻模与夹具提升精度
钻模夹具配合使用有助于实现产品正常运行所需制造精度。观察门、柜、搁架:门把手、门闩、铰链孔需精确定位或钻孔引导。柜体燕尾榫切割或柜侧搁架孔亦然。无钻模夹具,书会滑落,抽屉松垮,门无法正常关闭。
钻模夹具制造方法
CNC加工是制造钻模夹具最常用工艺,因产量通常较低。几何形状过于复杂或加工成本过高时,3D打印最合理。并非所有钻模夹具需金属制造,塑料可降低成本并满足性能要求。
快速制造不会取代现有机加工车间,但合理利用可成为生产钻模夹具毛坯或不需高精度非关键零件的宝贵工具。少量零件推荐CNC加工;复杂几何难加工推荐3D打印;大批量需求可用快速注塑成型,用工程级热塑性塑料生产25-10,000+零件。
设计要点
设计钻模夹具前须了解:
- 研究零部件
- 研究定位元件
- 了解机床类型和能力
- 了解装卸安排
- 掌握夹紧安排
- 研究动力装置和安全装置
- 了解钻模夹具与部件间间隙
- 研究顶出装置、工作台固定安排、分度装置
钻模夹具制造材料
材料选择取决于应用和加工操作要求:
- 钢(不锈钢、硬质、硬质合金、低碳钢、高速钢)
- 铸铁
- 硬质铝
- 塑料:德尔林、尼龙、PC
- 青铜
钻模夹具的使用
钻模夹具一般功能是固定工件和机床部件。但两者有区别:夹具中工件移动时刀具不动;钻模中刀具移动。视钻模夹具类型可能需要夹紧。
使用钻模夹具优势
- 提高生产率和效率:消除工件对齐,减少机床空闲时间,提升生产率效率
- 降低制造成本:降低产品制造成本,同时提高生产率和质量
- 提升产品质量:消除机械师操作中手动分离零件,消除人为错误,提高质量
- 易于制造复杂重型工具:使机械师易于制造重型复杂零件,因钻模夹具在加工中刚性固定工件
- 提高安全性:钻模夹具直接涉及工件和机床,减少人员介入,提高安全性
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