機(jī)座夾具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工

陳偉群

（廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510450）

機(jī)座夾具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工

陳偉群

（廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510450）

本文利用一個(gè)不規(guī)則外形零件內(nèi)孔、退刀槽，在數(shù)控車床（寶源）FANUC系統(tǒng)上進(jìn)行批量生產(chǎn)的裝夾及定位問題，根據(jù)客觀實(shí)際加工條件與可行性設(shè)計(jì)專用夾具，選擇合理加工方法及刀具來解決此問題，從而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，達(dá)到效益最大化。

不規(guī)則外形；內(nèi)孔；退刀槽； 專用夾具

近年來，隨著機(jī)械加工行業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的靈活多樣化，對(duì)設(shè)備及技術(shù)人員提出了更高的要求。數(shù)控車床的高效率、高精度、高柔性、低勞動(dòng)強(qiáng)度的特性基本能滿足企業(yè)的生產(chǎn)要求。機(jī)械加工中除了會(huì)遇到外形規(guī)則的零件外，常常會(huì)遇到一些不規(guī)則零件。這些零件的加工工藝較復(fù)雜，消耗時(shí)間長(zhǎng)，傳統(tǒng)零件加工方式難以實(shí)現(xiàn)其大批量的機(jī)械化生產(chǎn)。在機(jī)械加工過程中，對(duì)于簡(jiǎn)單的軸類、盤類零件，使用普通的夾具就能滿足產(chǎn)品加工要求；但對(duì)于復(fù)雜的或是不規(guī)則的零件，必須使用專用夾具，才能提高生產(chǎn)效率，保證加工過程順利，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。因此，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械制造系統(tǒng)的重要部分，需深入研究和持續(xù)發(fā)展。

零件圖樣（如圖1所示），該零件精度要求高，且數(shù)量比較大（每月3000件），材料為（航空鋁）鑄件，該零件批量比較大，因此選用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，以提高加工效率。由于該零件的外形不規(guī)則，若采用普通車床加工，使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤或四爪單動(dòng)卡盤無法夾持，同時(shí)伸出加工部分又過長(zhǎng)，剛性也不好，在加工過程中難于保證尺寸精度，也容易發(fā)生事故，因此需要解決工件裝夾和切槽時(shí)的剛性、刀具等問題，才能保證加工出來的產(chǎn)品達(dá)到圖紙要求。

圖1　零件圖樣

一、難度分析及工藝流程分析

1該零件外形形狀較復(fù)雜；

2加工時(shí)，注意夾緊力要適當(dāng)，否則會(huì)產(chǎn)生變形和形狀誤差，甚至?xí)驃A緊力不足會(huì)飛出傷及設(shè)備及操作者；由于是航空鋁，表面容易損壞，故裝夾時(shí)也要考慮保護(hù)好鑄件表面；

3加工時(shí)，易出現(xiàn)同軸度誤差及基準(zhǔn)不重合誤差，故加工前應(yīng)先鏜爪。

根據(jù)以上情況及其批量要求情況，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)一套專用夾具，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，從而提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)效益最大化。從零件圖樣得知：（航空鋁）鑄件，經(jīng)測(cè)量需加工部位是φ29，加工余量不多，且批量較大。因此，既要考慮如何保證零件在加工時(shí)的定位精度，又要考慮裝夾方便、快速、可靠；鑄件材料較軟，需保證表面完好。綜上所述，加工時(shí)，關(guān)鍵是解決零件的定位和裝夾問題，此工件需做兩個(gè)輔助夾具裝夾加工，夾具如圖2所示。

經(jīng)圖樣分析，該零件的工藝流程如下：

上述兩道工序中都比較難實(shí)現(xiàn)圖紙的要求，該產(chǎn)品的難點(diǎn)是加工時(shí)，裝夾和保證圓度問題。該產(chǎn)品屬于批量生產(chǎn)，要提高生產(chǎn)效率最好的解決方法是針對(duì)該工序設(shè)計(jì)一個(gè)專用的夾具；另外，圓度要求也比較高，○0.01，增大了加工難度。

二、夾具設(shè)計(jì)和零件定位

如何保證工件定位準(zhǔn)確、裝夾方便和夾緊可靠呢？根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，剛體在空間的任何運(yùn)動(dòng)都可看成是相對(duì)于三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)平面，共有六種運(yùn)動(dòng)的合成。選作主要定位面的表面應(yīng)力求其面積應(yīng)盡可能的大，以利于提高定位精度，增加定位穩(wěn)定性。

本次所加工零件毛坯是（航空鋁）鑄件，外形尺寸比較復(fù)雜，且工序余量不多，因此加工時(shí)，工件的夾緊和定位最重要，直接在夾具上采用螺絲鎖緊，螺絲與工件接觸部位采用膠圈，以保護(hù)工件表面。但零件是不規(guī)則體，必須先鏜爪，以保證同軸度。

除以上方面外，還有樂器制造業(yè)、音樂印刷業(yè)、音樂生產(chǎn)業(yè)等相關(guān)盈利的音樂產(chǎn)業(yè)，以及音樂圖書和樂器銷售、音樂培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、音樂娛樂機(jī)構(gòu)等。其均是在音樂產(chǎn)業(yè)原本的基礎(chǔ)上，逐漸延伸和擴(kuò)展起來的行業(yè)。這些行業(yè)符合音樂產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新性發(fā)展的要求，在總產(chǎn)業(yè)規(guī)模上占有舉足輕重的地位。同時(shí)，相對(duì)于未來音樂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景而言，擁有巨大的市場(chǎng)潛力。

1第一次裝夾、加工準(zhǔn)備工作及要求

（1）夾具外圓直徑必須精磨后能配合型材內(nèi)孔，車床三爪裝夾前必須鏜爪保證裝夾輔助夾具的穩(wěn)定性；

（2）輔助夾具裝夾需保證大端面跳動(dòng)和同心度，在加工許可范圍內(nèi)，通過螺絲加膠圈鎖緊工件，限位銷定位。

2第二次裝夾、加工準(zhǔn)備工作及要求

（1）夾具外圓直徑必須精磨后能配合型材內(nèi)孔，車床三爪裝夾前，必須先鏜爪保證裝夾輔助夾具的穩(wěn)定性；

（2）輔助夾具裝夾需保證大端面跳動(dòng)和配合外圓的同心度，在加工許可范圍內(nèi)，通過內(nèi)脹鎖緊工件，前端配合面有四個(gè)線割處。

圖2　一夾、二夾夾具

3刀具準(zhǔn)備

（1）端面外形車刀；

（2）內(nèi)孔車刀：粗加工，直徑φ20～φ24的范圍，保證刀具的剛性，以避免出現(xiàn)振紋；

（3）內(nèi)孔槽刀：刀片寬度選用3mm；

（4）內(nèi)孔車刀：精加工，直徑φ20～φ24范圍，保證刀具的剛性，以避免出現(xiàn)振紋。

備注：上述刀具使用刀片均為鋁用刀片，保證被加工表面的光潔度。

4加工參數(shù)

（1）端面車削時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取300～400r/min，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度取F0.08～0.1mm/r，采用一次走刀加工完成；

（2） 內(nèi)孔粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取200～300r/min，進(jìn)給速度取F0.7～0.9mm/r，留精車單邊余量0.1～0.15mm；

（3）車退刀槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取200～300r/min，進(jìn)給速度取F0.1～0.15mm/r，采用一次走刀加工完成；

（4）內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取300～400r/min，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度取F0.08～0.1mm/r，采用一次走刀加工完成。

5 注意事項(xiàng)

（1）由于工件是不規(guī)則外形，會(huì)產(chǎn)生重量失衡，所以程序需限制一定的最高轉(zhuǎn)速；

（2）在車削時(shí)，使用適當(dāng)?shù)睦鋮s液，并且要加注到位，能減小受熱變形，避免產(chǎn)生積削瘤現(xiàn)象，使加工表面達(dá)到圖紙要求；

（3）安全文明生產(chǎn)。

結(jié)語

此次研究的課題是本人在2014年參加企業(yè)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，實(shí)際加工生產(chǎn)例子，以上夾具能很好地解決產(chǎn)品的裝夾和表面質(zhì)量等問題，達(dá)到圖紙的垂直度和圓度要求。減輕了操作者的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

［1］王光斗，王春.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

［2］劉杰華，任昭蓉.金屬切削與刀具實(shí)用性手冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

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