加工四通閥兩對稱端面的雙工位銑夾具設(shè)計

惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉昌鵬

加工四通閥兩對稱端面的雙工位銑夾具設(shè)計

惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉昌鵬

四通閥屬箱體類零件，具有體積大、形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高等特點(diǎn)，屬于機(jī)械零件中的難加工零件。本文針對該零件加工中的銑兩對稱端面設(shè)計了一套雙工位銑夾具，可以大大提高裝夾效率，有效保證加工精度。

銑床夾具；雙工位；對稱端面

一、提出問題

四通閥殼體上具有交叉孔系，需要從兩個方向?qū)α慵M(jìn)行加工，同時還要保證各表面較高的相互位置精度，給加工帶來了很大難度。零件結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 四通閥零件結(jié)構(gòu)圖

圖2 四通閥零件第6工序圖

零件加工第一道工序的定位基準(zhǔn)選擇是整個零件工藝過程中的重中之重，整個工藝過程一般應(yīng)遵循“基準(zhǔn)先行”和“先面后孔”的要求。

該零件的加工過程詳見表1。表中僅列出本文所述銑加工夾具所在工序及其前續(xù)基礎(chǔ)工序，其他工序未列出。

表1 四通閥加工工藝過程卡

本文所探討的任務(wù)就是設(shè)計第6工序中銑對稱端面所用的雙工位銑夾具。

二、分析問題

第6工序的銑加工有兩個工位：分別銑削H端面和G端面。若按一般做法，在銑完一個端面后將工件取下，重新裝夾對刀，再銑另一個端面，則很難保證圖紙所要求的位置精度。為此，此工序需要設(shè)計一個雙工位夾具，在盡可能少拆裝工件的狀況下完成兩相對端面的銑削，保證零件所要求得位置精度，同時提高裝夾速度和加工效率。其工序圖見圖2。

設(shè)計此雙工位夾具仍按一般夾具的設(shè)計思路：設(shè)計定位方案及定位元件，設(shè)計夾緊方案及夾緊元件，設(shè)計對刀方案及對刀元件，設(shè)計夾具與機(jī)床的對定方案及對定元件。具體見下述。

三、解決問題

根據(jù)上述對加工內(nèi)容的分析，設(shè)計此夾具的構(gòu)思是：選用X62臥式銑床，用端面銑刀從側(cè)面進(jìn)行銑削。先銑完H面后，將工件旋轉(zhuǎn)180度，使G面正對銑刀，銑G面。夾具由固定部分和旋轉(zhuǎn)部分組成，固定部分用于將整套夾具固定在工作臺上，旋轉(zhuǎn)部分則用于安裝工件。旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后用定位插銷定位，用壓板壓緊。

1.定位方案及定位元件

工件的定位是一個完全定位方案，并且做到了工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。

定位裝置結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 四通閥第6工序定位圖

圖4 四通閥第6工序夾緊機(jī)構(gòu)圖

2.夾緊方案及夾緊元件

（1）該夾具在專用定位心軸上設(shè)計螺桿，用螺母和開口墊圈壓緊工件；

（2）銑削H平面時走刀方向從左到右，銑削G平面時走刀方向從右到左，部分切削力可由兩支承釘承擔(dān)，故不需增加其他方向夾緊力。

（3）旋轉(zhuǎn)盤與固定座間也需要壓緊，用兩螺釘螺旋方式壓緊。

夾緊裝置結(jié)構(gòu)見圖4。

3.對刀裝置設(shè)計

（1）擬采用標(biāo)準(zhǔn)的圓形對刀塊沿Y向?qū)Φ?，以保證工序尺寸82mm。對刀塊用螺釘固定在夾具體固定底板上，并進(jìn)行相應(yīng)尺寸調(diào)整5；

（2）由于該夾具是雙工位夾具，故有兩個對刀尺寸，一個是加工H平面的對刀尺寸，一個是加工G平面的對刀尺寸；

（3）加工H平面時G平面尚有3mm的加工余量，故對刀尺寸為85mm。旋轉(zhuǎn)180度后加工G平面保證82mm尺寸。

（4）對刀時配合使用3mm塞尺。

具體對刀裝置結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 四通閥第6工序?qū)Φ冻叽绲拇_定

圖6 四通閥第6工序?qū)Χㄑb置結(jié)構(gòu)

4.夾具與機(jī)床的對定設(shè)計

（1）夾具體使用標(biāo)準(zhǔn)A型對定鍵與銑床工作臺中央梯形槽對定。

（2）該夾具是雙工位夾具，旋轉(zhuǎn)部分與固定部分用插銷進(jìn)行對定。

具體對定裝置結(jié)構(gòu)見圖6。

圖7 四通閥雙工位銑夾具固定座結(jié)構(gòu)圖

5.夾具體的設(shè)計

（1）根據(jù)多年機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計夾具體時最好要考慮防塵防屑，本夾具主要考慮轉(zhuǎn)動盤與固定座間的防塵防屑。為此，我們在轉(zhuǎn)動盤下邊沿設(shè)計了防塵裙邊，防塵裙邊將固定座凸起部分罩住，灰塵、鐵屑等就不會進(jìn)入夾具旋轉(zhuǎn)部分了。

（2）夾具體上均設(shè)計了凸臺，這樣可大大減少加工面積。

（3）夾具體底部懸空，既節(jié)約材料，同時還可增加夾具安裝穩(wěn)定度。

夾具體固定座結(jié)構(gòu)見圖7，夾具體轉(zhuǎn)動盤結(jié)構(gòu)見圖8。

6.夾具裝配圖

完成上述機(jī)床夾具常規(guī)各部設(shè)計后，將各組成部分裝配到家具體上，再配套定位心軸與旋轉(zhuǎn)盤的連接、旋轉(zhuǎn)盤與固定座的壓緊，整套夾具就設(shè)計完成了。整套夾具包含22種共41個零件，其中標(biāo)準(zhǔn)件37個，標(biāo)準(zhǔn)化率達(dá)90%以上。

具體夾具裝配圖見圖9。

圖8 四通閥雙工位銑夾具轉(zhuǎn)動盤結(jié)構(gòu)圖

圖9 四通閥第6工序銑夾具總裝圖

7.夾具的使用操作方法

夾具的使用操作方法請對照裝配總圖理解，具體若下。

（1）本夾具的夾緊采用常用的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，工件的夾緊操作極為簡單。

（2）本夾具采用雙工位加工，加工H平面的第一工位完成后，松開梯形槽螺栓5上的螺母4，將轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度，再插入削邊定位銷，擰緊螺母4即可進(jìn)行第二工位的加工。

四、總結(jié)與思考

本夾具最大特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)雙工位加工，以有效保證工件兩對稱端面的垂直度要求和很高的兩孔同軸度要求。而達(dá)此目的的主要措施是讓夾具具備180度旋轉(zhuǎn)功能。

為了防塵，本夾具設(shè)計了裙邊，可以防止切屑、灰塵侵入。這也是本夾具設(shè)計的一個亮點(diǎn)。

[1]張秀珍,晉其純.機(jī)械加工質(zhì)量控制與檢測[M].北京大學(xué)出版社,2008.

[2]梁炳文.機(jī)械加工工藝與竅門精選[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

劉昌鵬（1976—），男，湖北荊門人，工學(xué)碩士，惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系講師，主要從事CAD/CAM軟件應(yīng)用、數(shù)控機(jī)床電氣控制、模具設(shè)計與制造等領(lǐng)域的教學(xué)與研究。