[摘要] 利用電火花線（xiàn）切割加工實踐中，常會碰（pèng）到一些大角（jiǎo）度的斜麵加工，而線切割機床正常裝夾下（xià）隻能加工傾斜角（jiǎo）度±15°範圍內的斜麵，為解決這一問題，利用了螺紋傳動原理和正切函數關係，設計一種通用型工裝結構（gòu），用於線切割機上各（gè）種角度（dù）斜麵的加工。
  
 
      1 、問題的（de）提出
 

      模具加工與裝配的實（shí）習（xí）過程中，經常需要對模板上的斜孔和斜腔進行加工，常用的加工方（fāng）法是采用加工中心加工（gōng）或線（xiàn）切割加工。加工中心常用的有三軸加（jiā）工中心加工和五（wǔ）軸加工中（zhōng）心，由於三軸加工中心加（jiā）工斜麵效率低且不適用於模具（jù）單件小批量生產（chǎn），五軸加工中心效率高但設備昂貴且普及率不高，而（ér）線切割加工方法相比之下編程簡單快捷，效率高，故（gù）我校多采用線切割加工（gōng），但（dàn）線切割加（jiā）工方（fāng）法在實踐中也（yě）存在一些問題。如圖1 所示塑件內側有凸（tū）起，為便（biàn）於開模取出塑件，采（cǎi）用了內部斜頂機構，圖2 動（dòng）模板斜（xié）孔（kǒng）采用（yòng）電火花（huā）線切割加工，但動模板內孔斜度為70°（豎直方向20°），超過線切割所能（néng）加（jiā）工的最大斜（xié）角±15°，正常裝夾下電火（huǒ）花線切割無法（fǎ）進行（háng）加工（gōng），如果通過斜夾來進（jìn）行加工，裝夾效率非常低。

      2、解決方案（àn）
 
 
      利用了螺紋傳動原理和正切函數關係，設（shè）計了一套（tào）適用於線切割機床的斜孔加工的通用工裝，解決線切割加工大角度斜（xié）麵裝夾、校準（zhǔn）、定位的（de）問題。
 
  
      2.1 工裝設計要求

     設計的（de）工裝不僅（jǐn）要能實現（xiàn）模板加工角度的（de）調整（zhěng），並能保證加工精度以滿足設計和加工需要，同時根據工裝夾具設計原則，該（gāi）工裝還應具有操作簡便、加工製作難度小、成本低等特點。

      2.2 工裝結構

      2.3 工裝工作原（yuán）理

      2.3.1 角度（dù）定量控製（zhì）原理

      如圖3 所示，設置旋轉螺母與螺杆相配合，參照外徑千分尺結構原理，設計螺杆導程為1mm，旋轉螺（luó）母順時（shí）針每轉一周，螺杆向前移動1mm。右端表盤一周等分成100 格，則手柄每（měi）轉動一格，螺杆推動滑塊向前移動0.01mm。

      如圖所示，根據幾何原理可知滑柱（zhù）的（de）圓心在θ角的角平線（xiàn）上，利用正切定理，可以計算出傾斜的傾（qīng）角θ大小。

      滑柱直徑為（wéi）D，半徑為R，滑（huá）柱與固定板切點至兩板的理論交點（diǎn）的距離（lí）為b。滑柱設（shè）計尺寸為90mm，利用公式計算，當工裝夾角θ為（wéi）10°時，b 值為514.352，將此距離定為螺杆移動的起（qǐ）點，初始定位角度為10°，標記為0，再在（zài）固定板（bǎn）上間隔1mm加工刻度線和標記尺寸。螺杆向前移動距離為（wéi）X，常用X值見下表（biǎo）1。

      X的數（shù）值讀數方法：參照外徑（jìng）千分尺讀數方法，在固定板上讀出整（zhěng）數部（bù）分（一格為1mm），再加上手柄處表盤上的小數部分（分度值（zhí）0.01）。可（kě）在工裝上附裝一簡單（dān）計算器，其內（nèi）設置計算公式：b=R×tanθ/2，如圖2 中要加工的動模板傾角為20°，則隻需輸入20，則該計算器（qì）自動出b 值。該工裝設計加工角度（dù）範圍為10°≤θ<90°。

     2.3.2 工裝工作原理

     該工裝由1.固定板（bǎn）、2.角（jiǎo）度板、3.支撐塊、4.螺釘、5.滑（huá）柱、6.螺杆、7.多角度鎖定鉸鏈、8.支架、9.旋轉（zhuǎn）螺母、10.滾動軸承、11.推力軸承、12.螺母組成。如圖5 所示，將工件利（lì）用壓板、擋塊和螺釘（dìng）固定在角（jiǎo）度板（注意懸（xuán）出足夠位置進行切割），通過計算得出（chū）滑柱的移（yí）動距離X，通過轉動旋轉螺母經螺紋傳動使螺杆推動滑柱5 前後移動達到計算距離，進而再使角（jiǎo）度板2 發（fā）生角度擺（bǎi）動，角度（dù）板2 與固定板間設置有（yǒu）多角度鎖定鉸，當角度調好後，按下（xià）多（duō）角度鎖定（dìng）鉸上的按鈕進行鎖定。為確保角度正確，可先用萬（wàn）能角度尺進行校驗（yàn），檢驗正確後，就可以進行穿線和線切割加工了。

      2.3.3 工裝裝夾誤差及失效分析

      1） 誤差分析。該工裝的誤差主要有四個方麵。一是計算誤差，通過正切定理（lǐ）計算得出b 值保留小數點後三位，千分位進行了四舍五入產生了誤差。通（tōng）過計算誤差小（xiǎo）於0.3 秒。二是定位誤（wù）差，通過類似千分尺工作原理來定位的滑柱（zhù）距（jù）離時，由於千分位為估讀位，在旋（xuán）轉螺母定位時，最後（hòu）一位（wèi）為估值故產生了估值誤差，同理（lǐ）計（jì）算後誤差值小（xiǎo）於0.3秒。三是（shì）加工製造誤差，該工裝結構中重點要保證兩板的平麵度，以及滑柱的（de）圓柱度和尺寸誤差。影響最大的是滑柱的（de）直徑誤差（chà）值，經過精車再研磨等精加工手段後，查相關資料（liào），研磨加工精度可（kě）達IT01，考慮（lǜ）加工成（chéng）本定為加工尺寸（cùn）誤差IT1，查公（gōng）差表得出公差值為0.0015mm，研磨後（hòu）的滑柱誤差對角度影響可忽略不計。四是剛度誤差，在裝夾工件後，通過受力（lì）分析可知（zhī）角度板主（zhǔ）要受工件（jiàn）壓力，會產生一定程度彎曲，彎曲變形進而影響θ的大小，由於角度板材（cái）料為45 鋼厚度25mm，彎曲變形非（fēi）常微小可以忽略不計。綜上所述，該工裝設計總體誤差應小於1 秒。

      3、 失效分析

   由於線切（qiē）割加工不產生切削力，主要受力來自（zì）於工件自重的壓力，通過受力分析最易失效處為滑柱和角度鎖定鉸，由於（yú）加工對象多為中小型零件，設計工裝結構足（zú）夠保證裝夾強度和（hé）安全可靠（kào）性。

      4 、工裝（zhuāng）的固定

      將工件固定板螺釘孔與（yǔ）線切割機床的固定軌上螺（luó）釘（dìng）孔通過螺（luó）釘連接即可，然後校平固定（dìng）板的（de）水平就可使用了。

      5 、結語

      該工裝結構簡易、製造成本低，操作（zuò）簡單、適（shì）應性強（qiáng）。我校加工工件對精（jīng）要求不高，將多（duō）角度鎖定（dìng）鉸用普通（tōng）鉸鏈替代（dài），通過（guò）該工裝的使用，我校（xiào）斜孔類零（líng）件的線切（qiē）割加工效率得到了很大的提高。同（tóng）時，在工廠的實際加工（gōng）生產中，該工裝能有效解決工件斜（xié）麵、斜（xié）孔（kǒng）、斜腔（qiāng）的（de）線切割加工問題，具有一定推廣（guǎng）的價（jià）值和意義。