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摘 要：轨道交通装备行业，常有各类空心件、形状特殊件、加工工艺复杂件等小型产品。这类产品往往需要铣削、钻孔等机加工，一般使用上压固定、电磁平台、手工打磨等传统装夹方式。如果进行批量生产，这种方法不仅生产效率低下，机床占用率高，产品质量不稳定，而且劳动强度也很大，费时又费力。本文通过理论分析和现场实际对比，根据产品的外形、加工工艺等方面，从经济性、合理性、效率性方面，制作专用的工装夹具，解决小型产品在批量生产过程中，加工质量差、工效低等问题。在降本增效的同时，为后续类似产品加工提供了新的思路。
关键词：创新;自制;降本增效;可行性;成本
1 概述
在日常生产过程中，通常遇到空心件、细小件、形状特殊件、加工工艺复杂件等，都没有高效快捷的办法实现批量生产，且生产过程中，产品质量差、无法一次固定。
传统的加工工艺、加工周期长、无专用工装、产品质量无法保证、工作效率低。这迫切需求一种先进加工方法，快速解决上述问题。
2 小型产品加工现状的分析
常见工艺性差、质量难保证产品，主要分为三种类型：
2.1 外形复杂、全周边坡口加工
存在问题：如加工尺寸为130*60*8 mm且有R30的半圆，全周边需要倒C5的坡口，由于产品尺寸过小，常用的电磁平台磁力分散，导致加工过程中容易移动，需减少切削量，稍有不慎将导致报废。
人工成本：如下表所示，加工256件需要人工成本1 520.64元。
刀片成本：一次性合格率为55.5%，产品在加工中产生位移，导致刀片损伤。产品不合格件数为256*44.5%=114件，每次使用四片刀片，平均损伤2片，单价115元/片，成本为114*2*115=26 220元。
2.2 细小矩形产品单边加工
存在问题：产品为30*20*10 mm的矩形支撑板，铣削50度坡口且留4 mm顿边，传统方法无法装夹。该类配件为人工打磨，坡口度数靠经验保障，质量稳定性低。打磨灰尘四起，对环境响应大，影响身体健康。
2.3 细小无棱角产品全周边加工
存在问题：外轮廓为Φ168安装板，厚度8 mm，加工Φ146的凸台，深度2 mm。产品面积小、厚度薄每一件都需找正，试切，每件加工1小时。稍有不平在加工中就会跑偏，造成报废。
3 简易工装的确定与设计
（1）针对加工工艺多元化的产品，根据加工要求、外形特点等进行不同的工装设计与制作，最终实现小型产品加工工效的提升。
（2）针对外形复杂产品加工全周边坡口，根据产品外形制作一个适合电磁平台，既能精准定位、又能完全夹紧的工装，更实现多件一次多件高效加工。
（3）针对细小规矩形产品加工单边，由于外形较小，只能根据产品角度要求、自制小型齿状角度工装，将单件打磨改变成多件平面加工。
（4）针对细小无棱角产品加工表面，根据产品的特性（无棱角），给安装板制作“安全固定套”（制作专用夹具）。
4 简易工装的实施与应用
通过仔细分析加工中的实际困难，引用三个特例进行分析：
例一：外形复杂、全周边坡口加工的小型产品
选择板料厚度不超过产品钝边9 mm的边料作为工装的底板，根据产品的外形尺寸，从一次装夹单件转变成能一次装夹多件。
（1）方案设计。工装分为两个部分，横向定位约束、纵向定位约束，从而可保证产品在加工过程中，不会因吸附力不足而跑偏废板。
（2）使用过程展示。1）拆除导磁块，将产品直接吸附在平台上，省去导磁块时间;2）装夹前清除放置产品、工装区域内的铁屑和杂物，保证产品安全加工、工装能正常使用;3）将产品依次放入工装内，横向、纵向装夹，全面定位。
例二：细小规矩形单边铣削小型产品
虎钳可夹紧的范围只有200 mm，加工产品的角度为50度。根据三角函数计算，画图设计工装，再通过上工序下料切割两件200*62 mm齿状工装模型，通过斜着摆放工件，夹紧工件，实现一次多件加工且保证产品度数。
（1）方案设计。根据产品外形设计齿状工装，适合虎钳的安装方式。
（2）使用过程展示。1）将齿条工装嵌入虎钳夹紧;2）用压铁边敲产品、边拧紧虎钳，使产品不会因外力挤压而不能完全贴合在工装上面;3）批量装夹12件，确定角度，使用平面铣削一次成型;4）优化刀具，利用可转位刀具（有45度/50度/55度/30度）加工平面，充分利用已磨损的废刀片，实现多件平面加工坡口。
例三：细小无棱角产全周边加工小型产品
（1）方案设计。根据产品的特性（无棱角），给安装板制作“安全固定套”（制作专用夹具）。
（2）使用过程展示。1）“固定套”的實施：使用为6 mm铣削出外观尺寸250*250 mm的“安全固定套”;2）产品只需对一次刀，最终实现一次就好、一次就准;3）通过工装定位，实现一次装夹，往复使用。
5 简易工装使用效果
5.1 外形复杂产品攻关效果
（1）质量：产品一次性加工合格率从55.5%提升99.8%。
（2）效率：由一次1件到1次加工5件，装夹工效提升了400%。
（3）节约成本：人工成本+刀片成本+工装成本=872.47+26 105+2 000=28 977.47元。
1）人工成本：如下表格目前已节约总成本872.47元人民币;2）刀片成本：攻关后刀片正常磨损加工，加工256件产品成本为115元。节约成本=26 220-115=26 105元;3）自主设计制作工装节约费用约2 000元人民币。
5.2 细小规矩形产品攻关效果 攻关前：需加工支撑板数量300件，打磨1件10分钟（包括测量角度）。
人工成本=（300*10）/60*23.76=1 188（元）
需要班次=（300*10）/60/8=6（个）
攻关后：一次性装夹12件，只需要20分钟（包括辅助时间）。
人工成本=（300/12*20）/60*23.76=198（元）
需要班次=（300/12*20）/60/8=1（个）
（1）千叶磨片损耗成本：打磨10件就需要更换一片千叶磨片，300件则需要30片，损耗成本= 30*31.75=952（元）。
（2）攻关后刀片成本：因使用已达到报废标准的刀片，成本为0。
攻关前总成本=人工成本+千叶磨片损耗=1 188+952=2 140（元）
攻关后总成本=人工成本+刀片（废刀片）=198（元）
节约成本=攻关前总成本-攻关后总成本=2 140-198=1 942（元）
（3）效率与质量前后对比：
攻关前：质量靠员工经验，产品质量安全性不高，合格率80%。
攻关后：工装一性装夹12件上机床加工，效率提升1 100%，合格率100%。
5.3 细小无棱角产品攻关效果
（1）生产效率由原来的1件/时，提高3件/时，效率提升200%。
（2）产品质量，原来每5～10件有1～2件加工跑偏;现专用夹具加工，无报废情况，合格率从80%提升至99%。
（3）节约成本：通过前后对比，使用专用工装加工可以在对刀、试刀、调程序、改参数上，节约36.9小时和878.1（元）。
通过三种案例的实施成效分析，可以得出使用针对小型产品使用专用工装，可极大提质增效，如下表：
6 结论
本文从三个不同案例进行分析、对比，探讨了小型产品加工的质量、工效提升方法，以及工装的制作思路，通过改进现有加工工艺、细化加工细节、制作专用工装，解决了小型产品难生存的问題。在该类方法的保障下，成功实现了小型产品的高效、质优的生产加工，从而达到降本增效的目的。
该方法已固化到多种小型产品的机械加工工艺当中，且严格按照机械加工工艺卡片执行，此方法推广范围非常广，后续所有车型中小型产品加工都可以运用此方法。
参考文献：
[1]肖继德，陈宁平.机床夹具设计[M].机械工业出版社，2007.
关键词：创新;自制;降本增效;可行性;成本
1 概述
在日常生产过程中，通常遇到空心件、细小件、形状特殊件、加工工艺复杂件等，都没有高效快捷的办法实现批量生产，且生产过程中，产品质量差、无法一次固定。
传统的加工工艺、加工周期长、无专用工装、产品质量无法保证、工作效率低。这迫切需求一种先进加工方法，快速解决上述问题。
2 小型产品加工现状的分析
常见工艺性差、质量难保证产品，主要分为三种类型：
2.1 外形复杂、全周边坡口加工
存在问题：如加工尺寸为130*60*8 mm且有R30的半圆，全周边需要倒C5的坡口，由于产品尺寸过小，常用的电磁平台磁力分散，导致加工过程中容易移动，需减少切削量，稍有不慎将导致报废。
人工成本：如下表所示，加工256件需要人工成本1 520.64元。
刀片成本：一次性合格率为55.5%，产品在加工中产生位移，导致刀片损伤。产品不合格件数为256*44.5%=114件，每次使用四片刀片，平均损伤2片，单价115元/片，成本为114*2*115=26 220元。
2.2 细小矩形产品单边加工
存在问题：产品为30*20*10 mm的矩形支撑板，铣削50度坡口且留4 mm顿边，传统方法无法装夹。该类配件为人工打磨，坡口度数靠经验保障，质量稳定性低。打磨灰尘四起，对环境响应大，影响身体健康。
2.3 细小无棱角产品全周边加工
存在问题：外轮廓为Φ168安装板，厚度8 mm，加工Φ146的凸台，深度2 mm。产品面积小、厚度薄每一件都需找正，试切，每件加工1小时。稍有不平在加工中就会跑偏，造成报废。
3 简易工装的确定与设计
（1）针对加工工艺多元化的产品，根据加工要求、外形特点等进行不同的工装设计与制作，最终实现小型产品加工工效的提升。
（2）针对外形复杂产品加工全周边坡口，根据产品外形制作一个适合电磁平台，既能精准定位、又能完全夹紧的工装，更实现多件一次多件高效加工。
（3）针对细小规矩形产品加工单边，由于外形较小，只能根据产品角度要求、自制小型齿状角度工装，将单件打磨改变成多件平面加工。
（4）针对细小无棱角产品加工表面，根据产品的特性（无棱角），给安装板制作“安全固定套”（制作专用夹具）。
4 简易工装的实施与应用
通过仔细分析加工中的实际困难，引用三个特例进行分析：
例一：外形复杂、全周边坡口加工的小型产品
选择板料厚度不超过产品钝边9 mm的边料作为工装的底板，根据产品的外形尺寸，从一次装夹单件转变成能一次装夹多件。
（1）方案设计。工装分为两个部分，横向定位约束、纵向定位约束，从而可保证产品在加工过程中，不会因吸附力不足而跑偏废板。
（2）使用过程展示。1）拆除导磁块，将产品直接吸附在平台上，省去导磁块时间;2）装夹前清除放置产品、工装区域内的铁屑和杂物，保证产品安全加工、工装能正常使用;3）将产品依次放入工装内，横向、纵向装夹，全面定位。
例二：细小规矩形单边铣削小型产品
虎钳可夹紧的范围只有200 mm，加工产品的角度为50度。根据三角函数计算，画图设计工装，再通过上工序下料切割两件200*62 mm齿状工装模型，通过斜着摆放工件，夹紧工件，实现一次多件加工且保证产品度数。
（1）方案设计。根据产品外形设计齿状工装，适合虎钳的安装方式。
（2）使用过程展示。1）将齿条工装嵌入虎钳夹紧;2）用压铁边敲产品、边拧紧虎钳，使产品不会因外力挤压而不能完全贴合在工装上面;3）批量装夹12件，确定角度，使用平面铣削一次成型;4）优化刀具，利用可转位刀具（有45度/50度/55度/30度）加工平面，充分利用已磨损的废刀片，实现多件平面加工坡口。
例三：细小无棱角产全周边加工小型产品
（1）方案设计。根据产品的特性（无棱角），给安装板制作“安全固定套”（制作专用夹具）。
（2）使用过程展示。1）“固定套”的實施：使用为6 mm铣削出外观尺寸250*250 mm的“安全固定套”;2）产品只需对一次刀，最终实现一次就好、一次就准;3）通过工装定位，实现一次装夹，往复使用。
5 简易工装使用效果
5.1 外形复杂产品攻关效果
（1）质量：产品一次性加工合格率从55.5%提升99.8%。
（2）效率：由一次1件到1次加工5件，装夹工效提升了400%。
（3）节约成本：人工成本+刀片成本+工装成本=872.47+26 105+2 000=28 977.47元。
1）人工成本：如下表格目前已节约总成本872.47元人民币;2）刀片成本：攻关后刀片正常磨损加工，加工256件产品成本为115元。节约成本=26 220-115=26 105元;3）自主设计制作工装节约费用约2 000元人民币。
5.2 细小规矩形产品攻关效果 攻关前：需加工支撑板数量300件，打磨1件10分钟（包括测量角度）。
人工成本=（300*10）/60*23.76=1 188（元）
需要班次=（300*10）/60/8=6（个）
攻关后：一次性装夹12件，只需要20分钟（包括辅助时间）。
人工成本=（300/12*20）/60*23.76=198（元）
需要班次=（300/12*20）/60/8=1（个）
（1）千叶磨片损耗成本：打磨10件就需要更换一片千叶磨片，300件则需要30片，损耗成本= 30*31.75=952（元）。
（2）攻关后刀片成本：因使用已达到报废标准的刀片，成本为0。
攻关前总成本=人工成本+千叶磨片损耗=1 188+952=2 140（元）
攻关后总成本=人工成本+刀片（废刀片）=198（元）
节约成本=攻关前总成本-攻关后总成本=2 140-198=1 942（元）
（3）效率与质量前后对比：
攻关前：质量靠员工经验，产品质量安全性不高，合格率80%。
攻关后：工装一性装夹12件上机床加工，效率提升1 100%，合格率100%。
5.3 细小无棱角产品攻关效果
（1）生产效率由原来的1件/时，提高3件/时，效率提升200%。
（2）产品质量，原来每5～10件有1～2件加工跑偏;现专用夹具加工，无报废情况，合格率从80%提升至99%。
（3）节约成本：通过前后对比，使用专用工装加工可以在对刀、试刀、调程序、改参数上，节约36.9小时和878.1（元）。
通过三种案例的实施成效分析，可以得出使用针对小型产品使用专用工装，可极大提质增效，如下表：
6 结论
本文从三个不同案例进行分析、对比，探讨了小型产品加工的质量、工效提升方法，以及工装的制作思路，通过改进现有加工工艺、细化加工细节、制作专用工装，解决了小型产品难生存的问題。在该类方法的保障下，成功实现了小型产品的高效、质优的生产加工，从而达到降本增效的目的。
该方法已固化到多种小型产品的机械加工工艺当中，且严格按照机械加工工艺卡片执行，此方法推广范围非常广，后续所有车型中小型产品加工都可以运用此方法。
参考文献：
[1]肖继德，陈宁平.机床夹具设计[M].机械工业出版社，2007.