雙向自動定位快速分度夾具

劉金濤

（大連金瑪硼業(yè)科技集團(tuán)有限公司，遼寧大連 116600）

0 引言

任何機(jī)械零件或產(chǎn)品都有加工精度要求，在加工精度要求很高的機(jī)械零件或產(chǎn)品時，需要采用加工精度高的設(shè)備，需要提高機(jī)械零件或產(chǎn)品定位面的加工精度，但是加工效率低、費用高。

我們公司曾經(jīng)加工過一種零件（見圖1），它是一種中間有凸起棱臺的四邊形板狀零件，技術(shù)要求：凸起棱臺的四邊形邊長一致，凸起棱臺的四邊形對稱。按常規(guī)此零件需要在銑床上加工，如圖2所示，首先加工零件的外形，然后將加工好外形的毛坯用平口鉗夾緊，在銑床上先加工凸起梯形棱臺的四邊形的一個面，將零件重新裝夾后旋轉(zhuǎn)90°，再加工另外一個凸起梯形棱臺面，如此反復(fù)，需要重新裝夾四次，才能將凸起棱臺的四個面加工完成。

圖1 工件圖

1 采用常規(guī)加工方法存在的問題

1）受外形的影響很大。由于是用4 個邊分別定位，受外形邊長尺寸L 不一致的影響，當(dāng)以圖2 所示的定位方法加工時，加工中心距A′和零件圖紙基準(zhǔn)中心距A 根本不能重合，A′=A-D/2 加工中心距，A′和零件圖紙基準(zhǔn)中心距A 相差D/2，凸起梯形棱臺邊長尺寸W′=W-D，因為D=0.5大于C=0.05，所以W′根本不可能保證達(dá)到圖紙的要求。

2）在加工過程中，按照圖2 所示的方法加工，需反復(fù)重新裝夾4 次，所以費工費時，加工效率低。

3）在加工過程中，毛坯的形狀可能如圖3 所示，在這種情況下，按照圖2 所示的方法加工，由于是用4 個邊分別定位，加工出凸起梯形棱臺的形狀和毛坯的形狀完全一致，所以根本不能保證達(dá)到圖1所示技術(shù)要求的形位公差。

針對以上所存在的問題，也可以采用相應(yīng)的改進(jìn)方法：一是加工毛坯過程中嚴(yán)格控制外形尺寸使l+D=l+C（即將公差由0.5 mm 提高到0.05 mm）；嚴(yán)格控制毛坯外形狀態(tài)，控制平口鉗安裝精度；二是采用加工中心等高精度設(shè)備進(jìn)行加工。

圖2 定位方式

圖3

以上二種方法雖然也可以達(dá)到使用要求，但由于加工費用高、供貨周期長，使用不方便等諸多原因而放棄。

2 確定設(shè)計方案

根據(jù)圖1 所示，通過分析可以看出：零件的基準(zhǔn)是中心線，無論外形尺寸如何變化，它始終在四邊形的中心對稱的位置上，在加工過程中，刀具中心距（刀具中心線到零件中心線距離），不能受零件外形尺寸變化的影響，零件的基準(zhǔn)中心線和固定零件夾具中心線應(yīng)該保持重合，也不能受零件外形尺寸的影響而變化。

根據(jù)以上分析，筆者設(shè)計制造了一種專門用于加工本方案零件的高精度、高效率的雙向自動定位快速分度夾具（見圖4），有效地解決了用傳統(tǒng)方法所存在的問題。

3 采用新方法主要解決的問題

（1）解決定位基準(zhǔn)問題。采用雙向自動定位專用夾具加工本方案零件，無論零件外形尺寸如何變化，由于零件加工中心距保持不變，零件的基準(zhǔn)中心線和固定零件夾具中心的重合度保持不變，所以不會影響加工精度。

（2）解決多次裝夾問題。由于雙向自動定位專用夾具采用快速分度.精確定位的機(jī)械結(jié)構(gòu)，一次裝夾（加工一個面后，再采用依次快速分度加工的方法，不需要重新裝夾）就可以快速加工出四個面，提高了生產(chǎn)效率。

（3）提高了形位公差的精度。采用雙向自動定位、快速分度機(jī)械結(jié)構(gòu)，無論零件毛坯形狀如何不規(guī)范，加工出的零件都可以保持形狀準(zhǔn)確一致。

4 雙向自動定位快速分度夾具結(jié)構(gòu)及工作原理

雙向自動定位快速分度夾具由基座、分度扳手、回轉(zhuǎn)裝置、定位孔、定位銷、擺動軸、左右擺桿、左右螺紋絲杠、鉗口等幾個部分組成。

在基座上固定有軸承，在軸承上安裝有回轉(zhuǎn)裝置，回轉(zhuǎn)裝置可以在軸承上隨意轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)裝置上均布有4 個定位孔，2 個定位孔之間夾角為90°，工作時，每當(dāng)加工好一個面，按下分度扳手，使定位銷從回轉(zhuǎn)裝置定位孔中彈出，這時，回轉(zhuǎn)裝置即可快速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動90°后，定位銷再插入回轉(zhuǎn)裝置的定位孔中，完成一次分度，再進(jìn)行下一個工作循環(huán)。在回轉(zhuǎn)裝置上固定有夾緊裝置，夾緊裝置由擺動軸、左擺桿、右擺桿、左右旋絲杠、鉗口等組成。

5 使用方法

1）將夾緊裝置的鉗口找正。將基座固定在立式銑床上并找正，使夾緊裝置的鉗口和銑床工作臺的加工運行方向平行。

2）調(diào)整中心距。調(diào)整銑床工作臺的前后位置，使雙向自動定位，快速分度夾具的回轉(zhuǎn)中心到銑刀的回轉(zhuǎn)中心的距離為A。

圖4 雙向自動定位快速分度夾具

3）固定、加工零件。夾緊裝置的鉗口位置及銑刀的中心距確定后，將圖1 零件放置于鉗口和左、右擺桿之間，這時左、右擺桿會自動對稱地繞擺動軸擺動，將零件調(diào)整到準(zhǔn)確位置上來（見圖4（a）），然后旋轉(zhuǎn)夾緊裝置的左右螺紋絲杠（見圖4（b）），這時左、右螺紋絲杠的左、右螺紋將帶動左、右鉗口同步向左、向右移動，將零件夾緊。零件夾緊后便可以進(jìn)行加工了，在加工過程中，無論轉(zhuǎn)動到那個加工面，這時零件的基準(zhǔn)中心線和夾具的旋轉(zhuǎn)中心線都完全重合在一起，由于夾具的回轉(zhuǎn)中心到銑刀的回轉(zhuǎn)中心的距離，在工作過程中始終保持為A（中心距），那么W=（A-d/2）×2，由此公式可以看出，A 是一個固定數(shù)，d（銑刀直徑）也是一個固定數(shù)，所以，加工出的零件W 的尺寸一定是一個固定數(shù)，無論外形尺寸是l 還是l+D，都不會影響W 的尺寸，因此，使用雙向自動定位快速分度夾具加工出零件W 的尺寸，是一個非常穩(wěn)定、精度很高的尺寸，完全可以滿足技術(shù)要求。

4）加工嚴(yán)重變形零件。將夾緊裝置的鉗口及銑刀的位置確定后，零件（見圖5）即使嚴(yán)重變形，W尺寸部分外部形狀只是和夾具的分度精度有關(guān)，因此，使用雙向自動定位快速分度夾具加工外觀嚴(yán)重變形的零件，仍可獲得一個精度很高的尺寸及外部形狀，完全可以滿足技術(shù)要求。

圖5 變形零件加工