谈谈钳工实作比赛技巧

王建华

（四川核工业职工大学，四川 宜宾 644000）

引言

钳工是机械专业的一个基本工种，钳工技能比赛能较好地综合反映钳工技能水平。在钳工技能比赛中，实做成绩占比较大，常常占比赛总成绩的70%--80%。钳工实作技能操作，通常是使用普通台钻、砂轮机等操作简单、精度低的机械设备和锉刀、手锯等常用钳工工具及直角尺、游标卡尺等通用量具，在规定的时间内，手工制作出高精度的、形状复杂的工件。钳工实作技能比赛，表面上看，赛的是动手能力，深层次看，赛的是动手技巧（制作工艺），因为制作工艺的优劣，直接影响参赛钳工是否在比赛中取得好的名次。

钳工制作工艺的选择与制定，千变万化，因人而异。优秀的制作工艺，技能操作过程既省劲又省时，工件精度还容易得到保证。在理论上对不同工件图形进行制作工艺研究、探索，对在实际操作时选择和制定制作工艺有很大帮助。中央企业职工技能大赛，是中央企业系统具有权威性、专业性的国家级一类比赛。技术水平起点高，对其进行学习、借鉴、分析、总结，可以使技能人员的技能技术水平实现“跨越式”提升。本文从中选出一套钳工技能比赛实作题样，在理论上对其进行分析，整理出较优的制作工艺方案，希望能起到“抛砖引玉”的功效。

一、参赛图样及技术要求

（一）总装图

1.图样及技术要求

装配图及技术要求（见图1）

2.图样分析

要保证技术要求1，则各件必须严格控制尺寸精度且预留很小修配余量。装配时，由于修配余量很小，使保证技术要求2 与技术要求3 的难度增大。因此，在制定加工方案时，应选择控制单件加工精度保证总装精度的方案。件4（六方块）换位配合影响最大，其精度应控制在最佳范围，应优先加工，保证其形状、尺寸精度。

3.总体制作工艺方向

依据图样形状及技术要求，应选择先难后易、先单件后配作、优先保证主要工件精度再保证其他工件精度的基本制作工艺方向。

（二）毛坯及各工件图样

1.六方块

2.U 型块

3.底板

二、各工件制作工艺分析

（一）六方块

1.六方块图样

依据六方块图样（参考文献[1]），工件是将圆盘（Φ50×10）加工成正六边形，正中心有一孔，尺寸公差适中（允许偏差0.03），角度公差值适中（允许偏差2′），加工易保证。

2.考核项目及配分

依据配分表（参考文献[1]），该件配分13 分，各项考核项目均分，由于公差值相对较宽，容易得分。但由于该工件在总装配合时，要绕其中心孔轴线旋转，六方块的六条边心距尺寸应一致，公差不能超出0.01mm，否则，技术要求不易达到，从而失去较多分值。因而，该工件加工难度较大，难在六条边心距尺寸的一致性要求高。不能因保住13 分而丢掉几十分。

3.制作方案及工艺分析

1）制作方案

方案一

①划线：找出圆盘的中心；用划规划出正六边形的外接圆并六等分圆周；连线成正六边形，如图2所示。②锯削：用手工锯沿正六边形线锯出正六边形。如图3所示。③锉削：按图纸要求锉削正六边形到尺寸要求。④……

方案二

①测量圆盘外圆的实际尺寸，计算相关尺寸，精确到0.001mm；②加工一基准面，保证尺寸精度，如图4 示。③预钻Φ10 底孔Φ7，保证位置偏差≤0.01mm；④加工基准面对面，保证尺寸精度；⑤加工基准面相邻两面，用正弦规测量法进行测量，控制尺寸偏差，如图5 示；⑥……

2）工艺分析

上述两方案中，方案一在划线时会产生误差，并将其带入下一步，使第二步累积误差增加，其结果是使最后一步加工时不容易保证尺寸及角度要求的精度，同时费时又费劲。方案二省掉了划线工序，直接消除了划线产生的误差，既为后续加工中保证尺寸精度创造了条件，又节约了操作时间。常用游标卡尺测量精度为0.02mm，超出该工件边心距分析要求，不能保证后续装配精度要求；千分尺测量精度为0.01mm，使用时不快捷；由测量平台、量块、正弦规、杠杆百分表等组成的角度测量系统（正弦规测量法），尺寸精度可以达到0.005mm，角度精度可达1′，还可一次测量，同时得出尺寸和角度的实际偏差，且偏差位置直观可见，使工件制作中能更好地达到精度要求（精度取决于操作者的基本功）。间接地减轻了参赛者的劳动强度。方案二明显优于方案一，但对操作者的基本功要求较高。

（二）U 型块

1.图样

依据U 形块图样（参考文献[1]），单个U 型块加工面多达8 个，两面间有角度要求的较多且角度误差直接影响总装配时的互换；孔精度要求高，而且为骑缝孔，加工难度大。

2.考核项目及配分

依据配分表（参考文献[1]），两个U 型块一起检测，总分19 分，其中孔的配分占8 分，评定标准为超差不得分。该工件的对称要求直接影响总装配质量，两个U型块的对称度值的一致性是制作中的难处所在，该工件不易得满分且易影响其他的工件得分。

3.制作方案及工艺分析

本工件的重点是在制作凹槽时如何省时省力，同时保证凹槽预留的精修余量均匀。从而为对称加工创造条件。

1）制作方案

方案一

①来料自检，选基准，精修基准，保证垂直度偏差；②划线；③用钻排孔方法去除废料形成凹槽，如图6、图7 示；④锉削……

方案二

①来料自检，选基准，精修基准，保证垂直度偏差；②划线；③用锯削方法去除废料形成凹槽，如图8、图9 示；④锉削……

方案三

①来料自检，选基准，精修基准，保证垂直度偏差；②划线；③钻工艺孔，如图10示；④用鱼尾锯锯削成凹槽，如图11 示。⑤锉削……

2）工艺分析

三种制作方案中，方案一最差，所钻排孔中要达到两孔圆周相切的理想效果很困难，就是达到了，废料也不容易顺利地掉下来，最后还得用錾削、锯削方法才能形成凹槽；所钻排孔中要达到两孔圆周相交，在钻排孔时，不安全；锉削余量分布不均匀，在凹槽底部加工平面，难度稍大，再加上锉削余量分布不均匀，被加工面更不容易锉平，增大了制作难度，增强了钳工的劳动强度，不容易达到图纸的技术要求。费时费力，不可取。方案二较好，废料能顺利地去除，但锉削余量分布也不均匀。方案三最好，利用线切割机床的工作原理，废料能顺利地去除，锉削余量分布也均匀。省时省力，值得应用。

（三）底板

1.图样

依据底板图样（参考文献[1]），加工窄长面较多（6 个），且有内凹面加工，位置精度要求高；孔的综合要求很高，形状精度可由铰刀间接保证，位置精度（只允许偏差±0.02）交由普通台钻与普通夹具组成的系统（允许偏差±0.03）无法保证。因此，在制定孔的加工方案时，尤其是如何保证其位置精度应优化设计。

2.考核项目及配分

依据配分表（参考文献[1]），该件配分21 分，其中孔的配分占12 分之多。在制作时，孔的得分应想方法优先保证得到，特别是孔与孔之间的位置尺寸精度。

3.制作工艺方案及工艺分析

参照前述工艺分析方法，充分考虑利用底板上的孔作钻模配钻U型块上的骑缝孔，得出制作方案如下：

①来料自检，选择基准，精修基准，使垂直度误差最小；②加工外形尺寸，保证尺寸精度要求；③加工70 配作尺寸，预留0.02mm 修配余量，同时保证对称要求；④预钻3-Φ10 孔的底孔3-Φ7 和工艺孔2-Φ7，保证3-Φ10 孔的底孔3-Φ7 的位置偏差≤0.01mm。

1）孔加工工艺方案流程

建议使用下述工艺方案进行孔加工

①确定基准，如图12 示；②定位工件，如图13 示；③夹紧工件，如图14 示；④加工孔（先钻中心孔，再钻底孔，最后扩孔、铰孔）如图15 示。

2）孔加工工艺分析

①利用机械加工原理中的系统误差分析理论。免除了划线工序，去掉了因划线误差带来的精度影响，在保证尺寸精度的同时节约了大量制作时间。

②利用机械加工机床夹具的工作原理及工作过程，先定位，再夹紧，后加工。采用先钻中心孔，再钻底孔，最后扩孔、铰孔的工艺步骤，定心精确，切削阻力小，切削热少，工件热变形小，有利于工件的夹紧，工件不易产生位移，定位精度高（误差≤0.01mm），容易保证孔的位置精度。

（四）总装配方案及工艺分析

精度已达到要求的项目不加工（已得分）。装配时，只修配预留加工余量的项目或没有配分的表面，最终达到图纸评分要求。该过程是反复装配、修配的过程，应细心、耐心，认真对待。建议工艺方案：①将件2、件3（U 型块）与底板组装，修配底板（70 与件2 件3 配作尺寸），保证底板与件2、件3 的配合间隙及换面配合达到图纸要求；②底板与件2、件3 组装成一体，将六方块与件2、件3 组装，修配件2、件3 的凹槽预留加工余量，保证六方块的中心孔与底板的中心孔的中心误差≤0.01mm 以及六方块与件2、件3 的配合间隙和换面配合达到图纸要求；③选择底板、件2 及件3、六方块配合间隙最好的位置按总装配图组装，并在底板与六方块的中心孔中插入Φ7 芯棒；④将上述组装好的工件按六方块向下，底板朝上的方向放入钻床夹具（机用台虎钳）夹紧（装夹U型块部位）；⑤利用底板上已钻好的3-Φ10底孔3-Φ7孔做钻模，使用Φ7 钻头钻U 型块的两个骑缝孔；⑥将底板取出换向装入，用Φ9.7钻头、Φ10h7 铰刀钻、铰图中3-Φ10±0.018 的两个孔，保证80±0.02。⑦在已完全加工好的3-Φ10±0.018 孔的两个孔中插入Φ10h7×50 的芯棒，用Φ9.7 钻头、Φ10h7 铰刀同时钻、铰底板与六方块的中心孔；⑧从钻床夹具中（机用台虎钳）取出工件解体，去毛刺，精修各单件，达到总装图的最好精度和效果。

三、工、量器具准备

三分手艺七分工具。在钳工制作工艺中，量具的选择很关键，可以说，量具决定制作工艺。但工、量器具的选择应以自身的操作基本功为基础，根据图样分析、文件《推荐工、量器具准备清单》以及选定的制作方案，选择必需的、便捷的、高精度的、易操作的工、量器具。

结合前述内容，建议选择以下必备工、量器具。（见表1）

表1 建议必备工、量器具表

结论

（一）巧妙安排制作工艺，合理利用底板工件做钻模，提高了孔距的一致性，将多孔的位置累积误差降至最低，同时未违反竞赛要求中不能使用钻模或二类工具进行加工的要求。好、快、省地高质量四保证了孔距精度。

（二）利用钻床主轴定位工件孔的基准，再将工件定位、夹紧、钻孔，定心精确；采用先钻中心孔，再钻底孔，最后扩孔、铰孔的工艺步骤，切削阻力小，切削热少，工件热变形小，有利于工件的夹紧，工件不易移位，容易保证孔的位置精度。

（三）巧借工件毛坯，降低累积误差；巧用机床的工作原理，使得手工制作更轻松。减轻了操作者的劳动强度，提高了工作效率。

（四）经实践，基本功较好的中级钳工按文中叙述方案在规定的考核时间内能达到考核要求。