上週的直播活動中，風華工作室的楊工為我們帶來了受益匪淺的一堂課程，解答了小零件加工中夾具的使用問題，與機床刀具的配合問題，工藝的選擇問題等，時間忙沒聽到？快來看看下面的文字回顧。
關於風華老師目前在做什麼
我目前在做的是一些手機小零部件的加工，對於夾具要求精度不是很高，能保證夾具的互換性、穩定性即可。但夾具的生產批量比較大，同一套夾具可能需要生產幾百套。這樣的話批量生產夾具中就會遇到一些問題，所以需要保證批量生產中的統一性，方便管理和製造生產。
圖1 手機零部件
關於小零件加工的定位夾緊方案的選擇
我們做小零件的時候夾具比較簡單，太複雜的夾具會給加工帶來更多不確定性。在批量生產中（如手機按鍵等零部件一天需要交數萬的貨），優先需要考慮保證夾具的穩定性。小零件夾具，零件本身尺寸比較小，定位夾緊機構設計困難，不採用液壓系統。同時生產週期比較短，通常三個月左右需要對夾具進行更新換代，一般我們會採用機械鎖緊機構，螺絲、壓板、彈簧等。用氣缸固定整塊夾具板在工作臺上，底座，氣動的場合比較小。比較大的手機零件如手機殼需要用氣動機構進行壓緊。
比如手機攝像頭是10mm左右的零件，固定位置有限，這類零件會全部加工出來。其他零件可能衝壓粉末冶金做的胚料，胚料的精度不準，夾具固定位置非常有限。使用氣缸的話效率高，但太小的氣缸夾持力不夠，太大的話加工的零件數量少。機床上做1個零件和20個零件，加上換刀時間效率會差很多。
我們做的零件多的優勢就是在於加工時間會攤的比較少，包括換刀還有其他一些時間。雖然使用的鑽攻機使用的刀具非常之多，有可能使用十多把，那我們只能通過在工作臺上多裝零件來減少這個換刀時間的浪費。像我們做按鍵的話，我們可以一次做出幾百個零件出來。比如通常手機上那個音量鍵和電源鍵完成加工都不用一分鐘一套，所以說效率是非常高的。
關於小零件夾具的設計方案
對於我們做手機小零部件這一行業的話，可能最快三個月需要更新換代，現在行業裡面很多都採用一些比較低廉的材料用於製造。比如手機殼，基本上底座是固定的，然後換一個零件就把定位板換成對應的，然後氣缸調一下位置，這樣減少夾具的生產週期和成本。
如果是通用型的零件，我們會採用第一套夾具的設計，然後後面的工藝根據這一套夾具進行排布。反正加工工藝基本上都是一樣的，能通用的夾具儘量通用。因為這個行業的競爭很激烈，客戶要求的交期非常短。有可能今天給圖紙然後要求三天後交產品。而且我們本身工廠不具有具有做很大批量夾具的能力，這裡只有加工中心跟車床。現做夾具的話，我們會用磨床還有其他一些機床。
線切割、熱處理這塊我們都是不具備的，如果是要外發的話，會有一個很長的週期。一套夾具可能會有很多零部件，像我們之前做一套夾具可能一兩百個零部件。在零部件的製造週期上來說可能會比較長，供應商這一塊可能會供不上貨。因為你想一下，如果你是投入兩百套夾具，從材料到組裝完成，還要中間還要經過熱處理，精加工等很多工序。
關於小零件的夾緊力選擇
小零件這個夾緊力這塊主要是幾個方面。首先我們會給他增加一個工藝編，比如說一個按鍵是一套，但是我們會把這個零件排布在一整塊板上分佈，然後通過定位孔，用真空把它吸住進行切削。這樣的話整板加工固定會非常有效，不會出現無法夾持的情況。從最開始就是一塊板，到最後一個工序，我們會採用衝壓或者是精雕切斷成一個一個最後才組裝。這樣可以節約裝夾時間，保證夾具有效的裝夾與固定。
關於（不鏽鋼）多結構件的夾具設計
像手機其他一些結構件可能是不鏽鋼，結構很多的話，客戶會開發粉末冶金，把金屬不鏽鋼跟其他的粘結劑，還有一些輔助的東西用模具進行注塑，然後再真空燒結，最後進行整形，就跟塑膠塑料差不多，但是它在燒結的過程中，粘結劑會進行揮發，最後剩下金屬。
這類零件在定位上和夾具設計上會稍微複雜一點。因為它本身燒結出來的胚料定位跟尺寸都不是很準，至少不是全部加工出來的都那樣精準。我們在設計這類夾具的時候可能對胚料的要求，定位的準確度這塊比較難把握。特別是我們做的是外觀件，比如手機攝像頭需要做一圈高光的倒角，這個倒角不像普通零件去毛刺的角，外觀上的要求會比較高。iPhone5的機身四周的倒角，如果左右偏了5個絲就會產生比較明顯的不好看的視覺效果。如果是其他零件上差幾個絲可能影響不大，但對於外觀件，一般客戶要求的話要控制在0.03毫米以內的公差，對配料的要求會非常非常的高。有些我們實在是無法完成的話，我們會使用一些比較複雜的手段，比如說使用在線測量。
圖2 iPhone高光倒角
關於工藝的確定
對夾具來說，其實工藝更重要。通常在量產生產過程中我們會優先確定加工工藝，再根據加工順序進行夾具設計。因為如果工藝不好的話會造成很大的浪費，比如效率達不到，刀具、機床耗損比較大的情況。做手機殼的話，如果做高光不用測量的話，可能報廢率會更加高。因為一個手機殼到了最後兩個高光的工序成本已經到了差不多一百多塊錢，如果到最後一步報廢的話，前面十幾個工序都浪費掉了。
關於小零件的批量加工
對於零件來說通常我們把小的變大，化零為整，讓小的集中在同一工藝連接料。否則採用單個加工效率會很低，夾具的設計會變複雜，同時裝夾的操作人員難度增加，容易疲勞。通常我們採用工藝連接料，像手機上的一些按鍵，攝像頭圈，卡託這種的話基本上都會把零件連起來，整板整板的做。這樣加工效率，還有尺寸穩定方面會好很多。但是來料是單件設計的零件相對很複雜。要通過一些特殊的機構來加工，比如夾緊這一塊，通常會採用一些彈簧機構，然後加斜度傳動機構，再加上輔助裝夾結構來共同完成。
關於加工過程中的工藝與工具管控
胚料生產的話要管控尺寸，首先夾具定位要精準，這是一個基礎。然後是定位尺寸的管控，比如定位孔需要鉸刀保證孔徑，刀具重要尺寸的地方需要增加精光刀，用兩到三把去加工。刀具壽命管控的話在機床上進行設置，比如加工到一千個的時候需要技術員進行換刀。很多時候尺寸的穩定性要通過全面驗證，比如說我們要做cpk尺寸分析來驗證我們製程中的穩定性，包括刀具、夾具，都要經過一個驗證，還有每個工序之間這樣做會有多大的影響。有些零件加工完會產生變形，做完前面工序那個尺寸可能是好的，後面的工序中導致變形。係數的話，要通過很多次驗證才能夠找出來，把前面的尺寸進行調整，到後面加工完，能夠保證在公差範圍之內。
結 語
這些來自風華老師一線的加工經驗對於小零件的批量加工問題作出了全面的解答，聆聽來自大牛的指導與建議吧。
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