基于分度插銷的套筒均分槽夾具設(shè)計

王道林，黃杰

(南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京210046)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，套筒類零件的需求日益增加，而目前形狀相似、尺寸不同的套筒工件裝夾通常采用不同的銑床夾具，增加了夾具的設(shè)計制造成本和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期［1］。尤其套筒零件端面均分槽的加工，采用手工調(diào)整，夾具操作費(fèi)時費(fèi)事，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，零件加工質(zhì)量差。

如圖1所示套筒零件。零件選用40 鋼，生產(chǎn)綱領(lǐng)20 000 件，但零件尺寸大小有所不同。其外圓、端面以及內(nèi)孔均可采用三爪卡盤裝夾車削加工，根據(jù)工藝路線，其端面均分槽應(yīng)銑削加工，因此，必須設(shè)計銑床專用夾具。

圖1 套筒零件

為克服專用夾具只能為某一零件的加工所專用，以及設(shè)計制造周期長、勞動量大等技術(shù)問題，應(yīng)用成組夾具原理，并采用分度插銷設(shè)計的銑床夾具，既能滿足加工精度，又有一定的柔性［2］。生產(chǎn)中大大提高了經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)產(chǎn)品市場競爭力。

1 零件分析

如圖1，套筒零件形狀簡單，但尺寸有所不同。零件高度尺寸為88 ～50 mm，內(nèi)孔尺寸為φ14 ～φ10 mm，小外圓尺寸為φ18 ～φ14 mm，大外圓尺寸均為φ38 mm，槽深均為8 mm，槽寬均為5 mm。現(xiàn)工件端面、外圓和內(nèi)孔均已加工完成。該工序的加工要求為:槽均布于零件端面上;槽深8 mm;槽寬5 mm;槽相對于內(nèi)孔軸心線對稱度為0.15 mm。

2 銑削均分槽夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)零件加工的技術(shù)要求，選用工件內(nèi)孔、工藝孔和底面作為定位基準(zhǔn)，滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。內(nèi)孔采用定位元件圓柱銷，并以該圓柱銷作為調(diào)換件。一方面易保證槽相對于內(nèi)孔軸心線對稱度的技術(shù)要求，因其可使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，滿足基準(zhǔn)重合原則，無基準(zhǔn)不重合誤差［3］;另一方面當(dāng)工件內(nèi)孔直徑尺寸變化時，通過更換定位元件圓柱銷的方法，保證定位精度［4］。工件工藝孔采用菱形銷，工件底面采用定位盤。槽寬要求由刀具保證，槽深要求由定位盤保證，槽的均布要求由分度插銷保證。工件采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)臺階面夾緊，以克服徑向夾緊產(chǎn)生的夾緊變形。

均分槽銑床夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。該分度銑床夾具包括夾具體、連接盤、定位盤、支承釘、鎖緊螺栓、鎖緊套、鎖緊螺母、鎖緊手柄和分度插銷;銑床夾具夾具體固定在銑床工作臺上;鎖緊螺栓的下端穿過連接盤和夾具體的中部后通過鎖緊套與鎖緊螺母連接;鎖緊手柄設(shè)置在鎖緊螺母上;定位盤安裝在連接盤上;在定位盤兩側(cè)對稱設(shè)置有壓板;在壓板中部設(shè)有雙頭螺栓，該雙頭螺栓的下端穿過壓板的中部長槽后與定位盤連接，在雙頭螺栓的上端設(shè)有壓緊螺母;支承釘?shù)纳隙酥卧趬喊宓耐舛耍С嗅數(shù)南露送ㄟ^調(diào)節(jié)螺母安裝在定位盤上;在雙頭螺栓上套裝有壓簧，且壓簧位于壓板與定位盤之間;在定位盤上設(shè)有與工件相適配的圓柱銷和菱形銷;分度插銷穿過定位盤和連接盤后與夾具體連接。對刀塊采用螺紋連接在夾具體上，可方便對刀，從而滿足刀具相對于零件的位置要求，保證零件的加工質(zhì)量。

圖2 均分槽銑床夾具總裝圖

該夾具的工作原理是:加工前，首先根據(jù)所需加工的套筒工件內(nèi)孔的徑向基本尺寸設(shè)計加工圓柱銷(工件內(nèi)孔的徑向基本尺寸發(fā)生變化時，需更換圓柱銷)，根據(jù)工件工藝孔的尺寸設(shè)計加工菱形銷;然后以工件的端面、內(nèi)孔和工藝孔在定位盤、圓柱銷和菱形銷上完成定位。將左側(cè)壓板和右側(cè)壓板調(diào)整到合適位置，分別擰緊左側(cè)螺母和右側(cè)螺母，使左側(cè)壓板和右側(cè)壓板向下壓緊工件，操作鎖緊手柄，使連接盤連同定位盤壓緊在夾具體上。當(dāng)工件完成一對槽的加工后，操作鎖緊手柄旋松鎖緊螺母，拔出分度插銷，轉(zhuǎn)動連接盤使工件轉(zhuǎn)到下一個直槽的加工位置后，插入分度插銷，操作鎖緊手柄旋緊鎖緊螺母，實(shí)現(xiàn)工件分度加工。待完成所有均分槽的加工后，旋松壓緊螺母，通過雙頭螺桿上的壓簧使工件松開，在支承釘上沿導(dǎo)向槽移動壓板，即可實(shí)現(xiàn)工件的自由裝卸。當(dāng)工件壓緊面的軸向尺寸發(fā)生改變時，需先行調(diào)整支承釘?shù)纳斐龀叽纾⑦m當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)螺母使壓板基本處于水平位置即可。

3 夾具可行性分析

此工序技術(shù)要求:槽深尺寸8 mm，因是未注公差尺寸，且夾具上設(shè)有對刀塊，故此要求易于保證;槽寬5 mm 由刀具保證，與定位無關(guān);槽的均分由分度機(jī)構(gòu)保證。因此，該工序的主要加工要求是保證端面直槽的對稱度0.15 mm，此要求主要受定位誤差、夾具安裝誤差和加工方法誤差的影響。

定位誤差包含基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差。此例中，因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，則基準(zhǔn)不重合誤差為0;因工件以圓孔定位，選用φ12g6 圓柱銷，基準(zhǔn)位移誤差為Dmax－dmin=12.018－11.983 =0.035 mm，故其定位誤差為0.035 mm。

在此例中，夾具體連同定位元件通過夾具體耳座位置的T 型螺釘安裝在銑床工作臺上，通過夾具體底座下面設(shè)置的兩個定向鍵，確定夾具相對于銑床的位置。銑床夾具安裝在銑床工作臺上的平行度誤差對此工序加工槽的對稱度無影響，故而夾具的安裝誤差為0。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并參照經(jīng)濟(jì)加工精度確定加工方法誤差為0.10 mm。

綜合上述誤差，按概率法合成得到工件在該夾具上加工的誤差為:

由此可見，工件在該銑床夾具上裝夾加工的誤差小于零件給定的對稱度公差值0.15 mm，精度儲備為0.15－0.106 =0.044 mm，故該夾具能保證零件的加工精度，并有一定的精度儲備［5］。

4 結(jié)束語

使用該均分槽銑床夾具，以圓柱銷作為調(diào)換件，即能實(shí)現(xiàn)形狀相似、尺寸不同的套筒零件銑削加工，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。采用插銷分度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)槽的均分，降低了工人的勞動強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)效率。

［1］劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具［M］.2 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011:171－195.

［2］張志明.成組夾具的設(shè)計與應(yīng)用［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1991:76－80.

［3］李樹清.雙工位銑雙槽銑削夾具設(shè)計［J］.模具制造，2010(1):56－60.

［4］汪久根，章維明，朱聘和.產(chǎn)品設(shè)計的相似性模型［J］.機(jī)床與液壓，2006(1):9－10.

［5］王道林.套筒端面直槽銑床夾具設(shè)計［J］.機(jī)床與液壓，2013，41(8):26－27.