銑床上加工多孔專用夾具的設(shè)計(jì)與研究

黎佳妮 鄒新

摘要：設(shè)計(jì)的銑床上加工多孔專用夾具主要針對在銑床上加工薄壁盤形且多孔零件，對其形狀和裝夾問題進(jìn)行詳細(xì)的分析與說明，該夾具能夠保證零件的加工精度和剛度要求。此銑床專用夾具根據(jù)零件本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給出了合理的裝夾定位方案、合適的精度尺寸、公差配合和裝夾技術(shù)要求，并進(jìn)行相關(guān)的精度計(jì)算分析。通過圖紙和裝配圖對它的結(jié)構(gòu)做出系統(tǒng)的論述，該專用夾具的操作簡便，省力、安全可靠，并具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：工件在夾具中的定位選擇;結(jié)構(gòu)分析;裝夾和技術(shù)分析

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.091

1前言

為了適應(yīng)機(jī)械行業(yè)發(fā)展，機(jī)械加工對生產(chǎn)效率和裝夾夾具提出更高的要求。現(xiàn)在很多工廠都認(rèn)識到夾具與操作加工的組合對提高生產(chǎn)力起到重要的作用。只有通過使用刀具和夾具定位才使制造有互換性的零件成為可能性。即簡化了操作步驟，也為大量生產(chǎn)和發(fā)展準(zhǔn)備了必不可少條件。

2銑床上加工多孔專用夾具適用范圍

該零件是不便于利用常規(guī)方法加工。工件必須是圓盤形帶有通孔，且周邊分布多孔類銑床加工零件。零件的精度要求高，但零件的硬度要求偏低的薄壁型零件。該夾具是以工廠加工特殊零件在裝夾加工中存在的問題和原因。提出相應(yīng)的解決方案和策略。使學(xué)生把理論與實(shí)踐結(jié)合起來，旨在能幫助工廠在加工特殊零件時(shí)使用專用夾具提高生產(chǎn)效率節(jié)約成本。

3夾具的研究技術(shù)路線和定位方式的選擇

3.1工件定位方式的選擇

在對零件進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，工人會根據(jù)零件的加工要求和特點(diǎn)選擇合適的工序和加工定位起點(diǎn)，確定好加工定位起點(diǎn)后，并保證各個(gè)自由度在可控制范圍之內(nèi)，并把尺寸標(biāo)注在工序簡圖上。任何夾具設(shè)計(jì)，其首要任務(wù)是選擇和設(shè)計(jì)相對應(yīng)的定位元件來滿足加工零件的定位精度。為了便于分析說明，該出引入“定位基準(zhǔn)”的概念。當(dāng)工件以旋轉(zhuǎn)的面（如圓和孔等）定位時(shí)，稱它的旋轉(zhuǎn)軸線為定位基準(zhǔn)線，而旋轉(zhuǎn)面本身則稱為定位基準(zhǔn)面。工件在夾具上進(jìn)行定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與定位元件必須要與定位作用的表面接觸，才能保證其定位精度完成加工。

在銑床上加工多孔專用夾具采用調(diào)整墊和緊固螺桿配合以及定位螺絲的配合調(diào)整工件的位置以達(dá)到工件加工的要求。

在夾具裝夾過程中輔助支承并不起定位作用，一般是用來提高零件的裝夾剛度和它的穩(wěn)定性。該夾具設(shè)計(jì)的任務(wù)首先是選擇和設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位元件來確定定位方式，以保證在加工時(shí)工件的精度。夾具體須將其定位元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、夾緊裝置三個(gè)連為一體，才能保證在機(jī)床上的安裝精度，采用鑄造夾具體的銑床夾具。其安裝方便穩(wěn)定好，剛度好。

3.2根據(jù)工件定位的基本原理確定夾具的定位方式

定位方式有很多種，如：六點(diǎn)定則。工件定位時(shí)，用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)與零件的定位基準(zhǔn)相互接觸來限制工件的六個(gè)自由度，使零件的位置完全確定。根據(jù)其特點(diǎn)，銑床上加工多孔專用夾具選擇通過定位螺絲定位，工件通過壓緊蓋的三角位置來回上下移動，控制不同厚度的加工工件達(dá)到夾緊定位目的。對壓緊螺母和彈簧墊圈的移動控制工件的自由度，再通過墊圈的調(diào)整和定位螺絲緊固使之達(dá)到工件定位的穩(wěn)定性，定位精度可達(dá)0.01mm。當(dāng)工件放入所設(shè)計(jì)的平面內(nèi)，裝好壓蓋后通過緊固螺絲壓緊，已達(dá)到加工工件的目的，完成工件定位，如圖1所示。

4銑床上加工多孔夾具的具體要求

4.1保證零件的加工精度

設(shè)計(jì)的專用夾具必須要有合理的加工定位方案，合理的加工尺寸和各項(xiàng)技術(shù)要求，對其精度進(jìn)行分析和計(jì)算，保證夾具能滿足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)加工要求。一般通過結(jié)構(gòu)分析和強(qiáng)度計(jì)算達(dá)到。

4.2提高機(jī)械加工生產(chǎn)效率

專用夾具的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度必需與工件的生產(chǎn)要求相結(jié)合。要根據(jù)零件生產(chǎn)批次的大小選用不同的夾緊裝置，以減少輔助時(shí)間，提高機(jī)械工件的生產(chǎn)效率。本夾具采用墊圈的調(diào)整和定位螺絲定位使它定位比較準(zhǔn)確，在加工過程中不會出現(xiàn)松動，從而提高它的生產(chǎn)效率。

4.3良好的使用性好

專用夾具的操作應(yīng)簡便，省力，安全可靠，排削應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排削結(jié)構(gòu)。因?yàn)楸緦Ｓ脢A具是銑多孔夾具，所以一般不需要排削裝置，也能達(dá)到實(shí)用性能。

4.4良好的經(jīng)濟(jì)性

專用夾具一般結(jié)構(gòu)都比較簡單，標(biāo)準(zhǔn)化程度比較高，成本較低，還要根據(jù)生產(chǎn)要求對夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)性能分析，以保證夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。此夾具的夾具體是由鑄鐵做成，比較符合它的經(jīng)濟(jì)性要求。

5夾具結(jié)構(gòu)分析

下面通過圖2具體分析夾具的結(jié)構(gòu)：

如圖2所示，在銑床上裝夾夾具的定位方式完全同銑床夾具。此工序需在夾具體和壓蓋上鉆φ20的孔。滿足以下要求：緊固螺桿3必須穿過壓蓋2和工件4到底座1的位置。工件材料為Q235A鋼，產(chǎn)量N=1件，需設(shè)計(jì)孔為15-φ5的專用夾具。

底座1裝夾定位在銑床上，在底座1上放好調(diào)整墊片。把加工工件4與壓蓋2保持在一個(gè)平面，并保證它三個(gè)方向的自由度來完成工件加工精度要求0.01mm。并手動放入定位螺絲3與工件4的銷孔內(nèi)（工件銷孔為上下可調(diào)節(jié)的，尺寸為上下各2mm）內(nèi)。通過調(diào)節(jié)墊片2高度的調(diào)整來完成工件夾緊。當(dāng)工件在壓緊時(shí)必須要保證緊固螺母、墊片、工件和定位螺絲的過盈配合才能實(shí)現(xiàn)夾具定位。

本夾具是由緊固螺桿調(diào)節(jié)以達(dá)到夾緊的目的，所以我們選擇了φ20mm的通用螺桿和彈簧墊片與夾具主體配合滿足我們的夾緊要求。

6保證各項(xiàng)加工精度

6.1夾具安裝過程中產(chǎn)生的安裝誤差△A

精度儲備量Jc的大小還表示了夾具使用壽命的長短，當(dāng)Jc≥0時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求，夾具總圖上各項(xiàng)公差δT確定的合理性。

6.2夾具誤差△Z

影響平行度的制造誤差是調(diào)整墊與工件度（0.03mm） ，所以△Z=0.03mm，在基準(zhǔn)面要保持一定的平行度。

6.3加工方法產(chǎn)生誤差△G

因機(jī)床本身的誤差，刀具的誤差，刀具與機(jī)床的位置誤差，加工過程受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，影響該項(xiàng)誤差因素很多，又不方便于計(jì)算，所以設(shè)計(jì)師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出公差的1/3。

6.4保證加工精度的條件

零件總的加工誤差Σ△為各項(xiàng)誤差之和，因此工件加工精度的條件是Σ△≤Δk 即工件的總加工公差δk。為保證夾具壽命能在設(shè)定范圍內(nèi)，為防止因磨損過大而過早報(bào)廢，需留出一定的精度儲備量Jc。因此將上式改寫為：具中加工時(shí)，Σ△=δK-δ△≥0，當(dāng)Jc≥0時(shí)，夾具能滿足工件的加工各項(xiàng)要求。

7工件在夾具中設(shè)定夾緊裝置

7.1夾具中夾緊裝置的組成

夾緊裝置有很多種類，但其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。夾緊力一是靠人;二是機(jī)械裝置所產(chǎn)生的力。經(jīng)常使用的動力裝置有：電動、氣動、液壓、氣—液聯(lián)動裝置和真空裝置等等。另外由于手動夾具的夾緊力來自人力，所以它沒有氣動裝置。

7.2夾緊部分

（1）接受原始作用力的機(jī)構(gòu)。（2）中間遞力機(jī)構(gòu)。（3）夾緊元件。

銑多孔夾具采用是夾緊元件直接夾緊， 在不破壞工件定位精度，并保證加工質(zhì)量的為前提，要使夾緊裝置做到：夾緊力的大小合適，既要保證工件在整個(gè)加工過程中其位置穩(wěn)定不產(chǎn)生變動，又要使工件不因?yàn)閵A緊力過大而產(chǎn)生夾緊變形。使用性能好，夾緊裝置的操作比較方便、安全、省力。

8結(jié)束語

綜上所述，銑床上加工多孔專用夾具的設(shè)計(jì)與研究是在銑弧形面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾具的基礎(chǔ)上對此前夾具的重點(diǎn)與難點(diǎn)和不足做了更加詳細(xì)的分析，本夾具在原有夾具基礎(chǔ)上對螺桿作中間傳力元件的夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)、定位夾緊可靠、實(shí)用性能好。其螺旋升角不大，螺旋定位夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能和可操作性能好，夾緊力和夾緊行程都符合設(shè)計(jì)要求，是手動專用夾具上最常用的一種設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)對其它同類專用夾具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

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