銑削（xuē）多個零件加工中（zhōng）心專用夾具設計
2018-3-5 來源： 十堰市科技學（xué）校 作者：陳慶軍
摘 要：數控加工是工業配（pèi）件的基礎，隨著我國社會經濟不斷發展，銑削需求與日俱增，提高銑削工作產出成為銑削研究重點。在保持銑削精度情況下提升單次銑削數量成為提升（shēng）銑削產出的有效方式。本文就銑削零件工（gōng）藝進行分析，研究一次加工多個的銑削加工夾具（jù）。
關鍵詞：銑削；多個零件；加工（gōng）中心；夾具
1 、加工零（líng）件的確定
為研究（jiū）銑削多個零件加工中心專用夾具，本（běn）文選取如圖 1 所示加工零（líng）件。
圖 1 零件加工圖
如圖 1 所示，該零件製作需經曆（lì）鑄造——數控加工兩個工序。結合圖紙發現其加 工 部 位（8±0.03mm） 為本零件加工重難點，該處精度難以（yǐ）掌控，加工效率低下，因此必須（xū）設計專用夾具，提高其精度同時可加（jiā）工多個零件。
2、加工（gōng）準備
2.1 選取加工基準
如圖 1 立體圖所示，標示 A、B、C、D 四個麵，加工重難點為（wéi）AB 麵之間的（de）加工部位（8±0.03mm），除加工（gōng）尺寸要求較（jiào）高外其粗糙度要求為 Ra1.6，為達到加工標準在設計（jì）夾具過程中選取基準（zhǔn）麵時（shí）要（yào）求其具有較高精度，因此選取 CD 麵之間孔位和 D 麵作為本次加工基準，在此基準下（xià）對零（líng）件進行加工。
2.2 選取加工機床、刀具
AB 麵之間的加工部位（8±0.03mm，粗糙度要求為 Ra1.6）為（wéi）達到（dào）加工要求選取加工中心或數控銑床。對立式加工中（zhōng）心而言，機床在加工中僅可（kě）進行單麵銑削，且其對立麵（miàn）會因（yīn）為加工作業承受較大應力，造成加工誤（wù）差，無法達到預期加工（gōng）精（jīng）度。且加工時間較長，生產效率低下。臥式加工中心具有可同時銑削（xuē）多個平行麵（miàn）的（de）優勢，且加工過程平（píng）穩，可靠性較高，因此選擇臥式加工中心。結合臥式（shì）加工中工作狀況及零件加（jiā）工要求選擇三麵（miàn）刃銑（xǐ）刀作為加（jiā）工刀具（jù）。
3、零件加（jiā）工
（1）確定（dìng）零件毛坯製造形式。零件材料為 HT200。結合零件加工方（fāng）式（shì）及受理情況，零件加工過程中會出現較大載荷或衝擊力（lì），因（yīn）此選擇抗衝擊（jī）較（jiào）大的鍛件，降低金屬纖維在加工中的損傷，保證零件工作可靠性。基於零件需求量較大（dà），需（xū）實現大批量加工（gōng）生產，且該零件尺寸較小，因此選用砂型鑄造方式，該種鑄造方式不僅可降低生產成本，還可提高零（líng）件（jiàn）性（xìng）能，能保證生產率及加工質量。
（2）確定加工基麵。加工基準可分為粗基（jī）準和精基準。粗基準選擇如下：進行 A 麵加工時將 D 麵作為加工粗（cū）基準，將 B 麵作為輔助加工基準麵。進行 B 麵加工時（shí）將 C 麵作為（wéi）粗基準，將 A 麵作為輔助基準。細基準麵選擇如下：以 A、B 麵作為精加（jiā）工麵時 C、D 麵為基準（zhǔn）。
（3）工藝流（liú）程。工藝流（liú）程是加工零件質量的根本保（bǎo）證，製定工藝流程時應保證零件尺寸、精度等均達（dá）到預期目標，在保證加工質量的同時提升產能。對於大批（pī）量生產零件可製作專用夾具，實（shí）現工序集中生產。根（gēn）據此標準製定該零件加工工藝為：鑄造——清砂——熱處理——塗刷——銑（xǐ）削（xuē） C、D 麵——銑削 A、B 麵。
4、杠杆臂夾具設計
本工程夾具包含部分分別為：定位元件、夾具主體、連接元件（jiàn）、對刀裝置（zhì）與導向裝置、夾（jiá）緊（jǐn）元（yuán）件，再加上其他（tā）元件。從工作特性上來看定位（wèi）元件、夾緊元件、對刀裝置與導向裝置（zhì）是本（běn）次治具設計重點。本夾具設計前提是不影響加工精度，在保證（zhèng）加工質量基礎上提高其產（chǎn）出。
4.1 設計定位方案
結合（hé）該零件結（jié）構及需求，在保證加工質量的基礎上設計如圖 2 所示設計（jì）圖。
圖 2 定位元件設計（jì）圖
結合上圖定（dìng）位元件設計圖分析夾具本身定位：夾具（jù）體底板出鏈接有 T 形（xíng）塊，通過該結構該結構可連接至機（jī）床導軌，並通過夾具元件地板上的 U 型槽對（duì）夾具體進行定位。對工件（jiàn）在 XY 方（fāng）向上的定位：由圖可知 C、D 麵之間存在 ψ28 的孔，通過該孔裝夾階（jiē）梯定位銷即可實現對工件在 XY方向的定位。如（rú）圖 2 所示定位銷與夾具支撐件孔有效配合，配合過（guò）程中應有些許過盈配合，防止（zhǐ）零件加工完成後（hòu）取件導致定位銷掉落。ψ28 的孔（kǒng）定位後（hòu）即限定工件 XY 方向移動及轉動自由（yóu）度，Y方向移動自由（yóu）度也被限製。Y 方向轉動自由度限定：在對工件在 XY方向上的定位時已經對，Y 方向（xiàng）移（yí）動自由度進行限（xiàn）製，因（yīn）此隻需對其轉動方向進行限定（dìng）即可（kě）。在工件量測加入形狀（zhuàng）為倒梯形的加班，並對（duì）浮動壓塊兩邊施加力實現 Y 軸轉動（dòng）自由度。定位誤差分析：加（jiā）工元件孔 ψ28H8 設定其上偏差為 0.02mm，ψ28h7 下偏差為（wéi） -0.01mm，基準位移（yí）誤差為（wéi） ΔY=0.015mm，這些數據滿足設計要求。由於設計基準（zhǔn）與定位（wèi）基準重合，因此基準部（bù）分基準不重合誤差為 0。
4.2 夾緊方案（àn）
本夾具設（shè）計目（mù）標是不影響加工精度，在保證加工質（zhì）量基礎上提（tí）高其產出。針對（duì）本加工零件（jiàn）尺寸設計同（tóng）時（shí）加工數量為 6 個，因此如何保證（zhèng）同時加工 6 個且不影響加工質量便成為研究重（chóng）點。夾裝方式為 X 方向量測螺杆（gǎn）連接螺旋（xuán）式壓板，並在 6 個（gè）零件之間添加多個壓片提高零件夾緊度（dù）。在螺（luó）杆一（yī）側開一導軌槽，通過限（xiàn）位銷定避免螺杆夾緊過程中出現力一邊倒情況。另外為保證零件受力均勻在零件（jiàn）之間添加平衡杆（gǎn），從而提高理的平（píng）衡，保證加工質量。
對同（tóng）時加工 6 個零件（jiàn） Y 方向夾緊時，采（cǎi）用旋轉壓塊來實現。結構為滑柱 + 液（yè）性塑料。
4.3 夾具工作原理
定（dìng）位原理：工件以孔及 C 麵定位於定位銷 2，在設計中定（dìng）位銷與孔位過（guò）渡配合。編號 7 螺母與壓板（bǎn） 5 通過滑柱（zhù） 3 夾緊，中間（jiān）為液性塑料。螺杆 4 與（yǔ）壓板 5 通（tōng）過（guò）壓片和 6 個待加工零件（jiàn）向支承（chéng）塊 8 壓緊。夾具工作原理：加工（gōng）零件是，螺母 7 會鬆開，之後旋轉壓塊 6 及滑柱 3 會張開，此時將零件放置於定位銷 2，通過壓板、螺母、滑柱等部件（jiàn）配合將 6 個零件固定夾緊。裝件完畢後裝刀對刀即可開始（shǐ）加工零件。
5、結束語
當（dāng）前銑削夾具設計在是不影響加（jiā）工精度，保證加工質量基礎上提高其產出。夾具設計中注重夾緊方案及加工方案（àn），為加工中心高質（zhì）高量生產奠定基礎。
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