試析數(shù)控銑床加工中薄板類零件的夾具設(shè)計(jì)

張勇維

（廣州華立科技職業(yè)學(xué)院，廣州511325）

1 引言

專用夾具應(yīng)用于數(shù)控銑床的加工當(dāng)中，不僅能夠促進(jìn)生產(chǎn)成本的降低，而且能夠有效促進(jìn)零件質(zhì)量與加工效率的提升，滿足企業(yè)的發(fā)展運(yùn)營(yíng)需求。尤其是在薄板類零件的加工當(dāng)中，其對(duì)于精度的要求較高，專用夾具的使用可以防止在加工中出現(xiàn)嚴(yán)重偏差問題，促進(jìn)產(chǎn)品合格率的提升。批量零件加工和單件零件加工，是加工生產(chǎn)的兩種主要形式，通用夾具通常應(yīng)用于單件零件的加工當(dāng)中，通過找正、夾緊和對(duì)刀等，能夠有效促進(jìn)單件零件加工效率與質(zhì)量的提升。而在大批量零件的加工當(dāng)中，通用夾具則表現(xiàn)出一定的限制性，導(dǎo)致工作效率不高。因此，應(yīng)該采用專用夾具進(jìn)行大批量薄板類零件的加工，使得找正和對(duì)刀等工序的時(shí)間大大縮短。因此，應(yīng)該以零件加工特點(diǎn)為依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)。

2 專用夾具概述

2.1 專用夾具的優(yōu)勢(shì)

在零件加工當(dāng)中，夾具的應(yīng)用范圍較廣，能夠滿足企業(yè)的生產(chǎn)加工需求。首先，夾具能夠增強(qiáng)定位的準(zhǔn)確性。在薄板類零件的加工當(dāng)中，零件的定位效果能夠?qū)ζ浼庸べ|(zhì)量產(chǎn)生直接影響，合理使用定位元件和裝置，能夠防止零件裝夾位置出現(xiàn)偏差，有利于增強(qiáng)零件加工的可靠性與穩(wěn)定性[1]。其次，夾具能夠促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。找正和對(duì)刀是薄板類零件加工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是決定零件加工精度的重要工序。而夾具定位元件和裝置的運(yùn)用，能夠有效省去找正和對(duì)刀工作，確保夾緊后能夠順利實(shí)施加工操作，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。再次，夾具能夠降低在操作中的失誤率。由于薄板類零件加工中涉及的環(huán)節(jié)較多，包括對(duì)刀、找正、刀補(bǔ)值的輸入和長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)男薷牡?，因此，在各個(gè)工序當(dāng)中容易導(dǎo)致誤操作。專用夾具的使用，能夠簡(jiǎn)化操作工序，降低失誤率。最后，夾具的使用能夠降低對(duì)操作人員的要求。操作人員利用夾具完成夾緊并合理控制夾緊力，就能促進(jìn)生產(chǎn)工作的順利實(shí)施，因此，降低了對(duì)工作人員的技術(shù)要求，有效防止了因人為操作失誤而引起的質(zhì)量問題。

2.2 專用夾具的作用

在定位零件時(shí)，主要采用了定位元件和裝置，避免了對(duì)刀的重復(fù)性；在支撐零件時(shí)，主要采用了輔助支撐元件和裝置，能夠促進(jìn)裝夾穩(wěn)定性的提升；確定刀具和零件確定時(shí)，主要采用了對(duì)刀和引導(dǎo)元件。此外，夾具還包括了夾具體、夾緊元件與裝置等[2]。在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，應(yīng)該確保夾具良好的強(qiáng)度與剛度，同時(shí)保障零件與壓板之間合理的接觸面積。自鎖功能是夾緊裝置的關(guān)鍵功能，能夠有效防止松脫問題的產(chǎn)生。

3 數(shù)控銑床加工中薄板類零件的夾具設(shè)計(jì)

3.1 零件圖紙分析

在5mm 光板的加工當(dāng)中，其設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

該5mm 光板為批量件，運(yùn)用激光切割機(jī)對(duì)其外輪廓進(jìn)行加工，其螺紋數(shù)量為4 個(gè)，孔數(shù)量為2 個(gè)。在生產(chǎn)加工當(dāng)中采用數(shù)控銑床，能夠有效提升其加工精度，滿足零件中心距和孔精度要求。

圖1 零件圖

3.2 加工方案

在加工完成外輪廓的基礎(chǔ)上，應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)零件螺紋和孔的加工予以重視，在裝夾過程中運(yùn)用了平口鉗，并將定位裝置設(shè)置于平口鉗的側(cè)位，在底部支撐時(shí)主要運(yùn)用平行墊鐵。對(duì)刀工序由于定位裝置的運(yùn)用而得到優(yōu)化，但是由于在零件加工中平行墊鐵的運(yùn)用，壓實(shí)操作也成了平行墊鐵和零件之間必不可少的一項(xiàng)操作內(nèi)容，這是導(dǎo)致工作效率降低的關(guān)鍵因素。與此同時(shí)，加工穩(wěn)定性也會(huì)受到薄板類零件夾緊力大小的影響，導(dǎo)致加工實(shí)際效果不佳[3]。為了對(duì)上述加工方案進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，在裝夾當(dāng)中可以使用壓板壓緊零件，壓實(shí)操作工序得到有效優(yōu)化，促進(jìn)加工穩(wěn)定性的提升。在定位時(shí)主要是依靠零件自身的輪廓，也能夠促進(jìn)加工精度的提升。在5mm 光板的裝夾過程中運(yùn)用平口鉗，變形問題容易由于較大的夾緊力而出現(xiàn)，嚴(yán)重影響零件的質(zhì)量。但是如果降低夾緊力就會(huì)導(dǎo)致裝夾的可靠性缺失。如前所述，平行墊鐵的使用也會(huì)大大降低加工生產(chǎn)效率。通過對(duì)該方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在支撐時(shí)對(duì)夾具體下的平面進(jìn)行充分利用，在增強(qiáng)加工可靠性的同時(shí)，能夠保障定位的準(zhǔn)確性。

3.3 夾具制作步驟

3.3.1 安轉(zhuǎn)夾具體

在選擇板材時(shí)，應(yīng)確保其寬度尺寸與厚度尺寸符合要求，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行下料。板材與機(jī)床壓緊后銑一刀，確保其具有良好的平整性，并對(duì)一鍵槽進(jìn)行加工。在鍵槽當(dāng)中完成鍵的安裝，應(yīng)該確保機(jī)床T 形槽的鍵具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在數(shù)控銑床工作臺(tái)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)板材的合理安裝后，完成找正和壓緊操作[4]。

3.3.2 加工找正基準(zhǔn)和夾具凹槽部分

首先，應(yīng)該對(duì)長(zhǎng)直邊進(jìn)行加工，為拆下夾具的下次安裝找正奠定基礎(chǔ)。在定位夾具時(shí)，應(yīng)該充分運(yùn)用加工夾具凹槽的基本特點(diǎn)。鉆孔加工應(yīng)用于零件直角位置，由于在凹槽加工當(dāng)中無法完成直角的加工，通常會(huì)有圓弧出現(xiàn)在凹槽當(dāng)中，導(dǎo)致零件的放入存在較大的困難。為了對(duì)上述問題進(jìn)行有效處理，應(yīng)該完成一個(gè)孔的事先加工，應(yīng)該確保零件厚度比凹槽深度大2mm[5]。在壓緊零件工作當(dāng)中，可以運(yùn)用壓板對(duì)此高出部分進(jìn)行充分利用，提高零件的實(shí)際加工質(zhì)量。

3.3.3 加工夾具的螺紋與孔

應(yīng)該嚴(yán)格以設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)尺寸為依據(jù)，對(duì)夾具上壓板的螺紋進(jìn)行加工，能夠?yàn)閴喊鍖?duì)零件進(jìn)行壓緊處理提供保障。與此同時(shí)，還應(yīng)該加工比零件上孔略大的孔，能夠防止干涉問題出現(xiàn)在加工環(huán)節(jié)當(dāng)中，促進(jìn)加工生產(chǎn)效率的提升。對(duì)于該夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，能夠促進(jìn)其加工效率的提升，同時(shí)，在增大夾具體時(shí)設(shè)置凹槽數(shù)量為兩個(gè)，也是提升加工效率的關(guān)鍵措施。在夾具的定位過程中，其定位依據(jù)應(yīng)該是零件的凹輪廓，防止裝夾位置出現(xiàn)較大的偏差。與此同時(shí)，完成一次性對(duì)刀找正后，能夠有效減少傳統(tǒng)加工方式中由于該工序的頻繁操作而引起的時(shí)間增長(zhǎng)問題。在支撐時(shí)主要是借助于凹槽底平面，能夠保障支撐的安全性。在對(duì)刀時(shí)主要以凹槽為依據(jù)，確保零件尺寸的一致性[6]。在壓緊零件的操作當(dāng)中，運(yùn)用了兩塊壓板，能夠保障其具備合適的壓緊力，防止壓緊力過大或者過小對(duì)加工質(zhì)量造成的影響。

4 結(jié)語

在數(shù)控銑床加工當(dāng)中，應(yīng)該設(shè)計(jì)專用夾具提升薄板類零件的加工質(zhì)量與效率，增強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的人力資源與物力資源浪費(fèi)的問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，應(yīng)該明確不同夾具構(gòu)件的實(shí)際作用，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行逐步優(yōu)化，使其更加適應(yīng)生產(chǎn)加工的工作要求。同時(shí)，應(yīng)該對(duì)安轉(zhuǎn)夾具體、加工找正基準(zhǔn)和夾具凹槽部分和加工夾具的螺紋與孔等制作工序的要點(diǎn)進(jìn)行控制，增強(qiáng)夾具的可靠性，防止對(duì)生產(chǎn)效率造成影響。