一種特殊產(chǎn)品加工防夾刀裝置的研究設(shè)計(jì)

李素娟 朱海平

摘要：一種特殊產(chǎn)品在機(jī)械加工過(guò)程中，正常要用鋸片銑刀沿著螺紋孔方向開(kāi)槽，開(kāi)槽至全長(zhǎng)大約1/3處時(shí)由于已開(kāi)部分的收縮變形，導(dǎo)致鋸片銑刀所受夾緊力越來(lái)越大，越向縱深加工收縮變形越嚴(yán)重，從而會(huì)使鋸片無(wú)法移動(dòng)，最終導(dǎo)致中斷加工甚至折斷鋸片銑刀。為解決實(shí)際難題，結(jié)合該產(chǎn)品的裝夾方法，研究出一種能防止工件收縮變形的裝置，該裝置主要包括螺桿、螺帽、連接塊、銷(xiāo)子及與之相配合的底板。該裝置適用于單件或批量生產(chǎn)，極大的提高了加工效率，并徹底解決了夾刀、斷刀的困擾。

Abstract： In the machining process of a special product，it is normal to use the saw blade milling cutter to slot along the direction of the threaded hole. When slotting to about 1/3 of the total length，due to the shrinkage deformation of the opened part，the clamping force of the saw blade milling cutter becomes larger and larger，and the further processing shrinkage deformation is more serious，which will make the saw blade unable to move，resulting in interruption of processing and even breaking of the saw blade milling cutter. In order to solve practical problems，combined with the clamping method of the product， a device which can prevent the shrinkage and deformation of the workpiece is developed. The device mainly includes screw，nut， connecting block，pin and the matching bottom plate. The device is suitable for single piece or batch production，which greatly improves the processing efficiency，and completely solves the problems of clamping and breaking tools.

關(guān)鍵詞：鋸片銑刀;收縮變形;中斷加工

Key words： saw blade milling cutter;shrinkage deformation;interrupted processing

中圖分類(lèi)號(hào)：TG71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0092-02

1? 技術(shù)背景

隨著裝備制造的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工具、生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品與工程結(jié)構(gòu)均變得越來(lái)越復(fù)雜，這種復(fù)雜性主要表現(xiàn)在其內(nèi)部各組成部分之間與外界環(huán)境之間的聯(lián)系變得越來(lái)越密切，以至于其中某一部分的一些變化可能會(huì)引起一連串的響應(yīng)進(jìn)而波及全局，即“牽一發(fā)而動(dòng)全身”[1]。在機(jī)械加工過(guò)程中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成的工藝系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)加工過(guò)程及加工質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生重要影響，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都將使得加工過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行或使得加工質(zhì)量無(wú)法得到保證。因此，簡(jiǎn)單實(shí)用的工裝夾具的設(shè)計(jì)和研發(fā)，不僅能夠提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也能極大的降低制造成本，為生產(chǎn)制造的連續(xù)進(jìn)行和高質(zhì)量產(chǎn)品的穩(wěn)定輸出提供基礎(chǔ)保障。

鋸片銑刀既是鋸片也是銑刀，是同屬于兩者的產(chǎn)物。鋸片銑刀大多是由W6Mo5Cr4V2或同等性能的高速鋼、硬質(zhì)合金等材料制作。經(jīng)常用于中硬及以下金屬材料的槽加工等，鋸片銑刀的常用齒形有三角齒、三角齒倒角;圓弧齒、圓弧齒倒角。最常用的是三角齒。

該產(chǎn)品正常用鋸片銑刀加工時(shí)，需要沿著螺紋孔方向開(kāi)槽，在加工過(guò)程中，受切削熱的影響[2]，加工到大約1/3長(zhǎng)度處時(shí)由于工件開(kāi)槽處的收縮變形，鋸片銑刀所受夾緊力越來(lái)越大，從而無(wú)法移動(dòng)，最終導(dǎo)致中斷加工。為此，結(jié)合該產(chǎn)品的裝夾方法，研究出一種能防止工件收縮變形的專(zhuān)用裝置，該裝置主要包括螺桿、螺帽、連接塊、銷(xiāo)子及與之相配合的底板。

2? 行業(yè)發(fā)展

機(jī)械制造業(yè)在國(guó)家行業(yè)發(fā)展中處于基礎(chǔ)性地位，它同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家的支柱型行業(yè)，能在很大程度上影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[3]。我國(guó)在長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，機(jī)械制造行業(yè)也取得了一些成績(jī)，但不可否認(rèn)的是，機(jī)械制造行業(yè)也在發(fā)展過(guò)程中同時(shí)暴露出一些問(wèn)題。對(duì)任何一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，機(jī)械制造業(yè)水平的高低都會(huì)對(duì)該國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生重要影響，我國(guó)自然也不例外（如圖1所示）。伴隨改革開(kāi)放政策的實(shí)施，我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)整體發(fā)展很快，制造業(yè)水平明顯提升，并且也由最初的單純追求數(shù)量逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)創(chuàng)新。

盡管機(jī)械制造行業(yè)取得了顯著成績(jī)，可是擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主品牌卻十分有限。通過(guò)深入分析我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)整體水平仍然落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家[4]。主要表現(xiàn)為：核心設(shè)備和技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外先進(jìn)水平，毛坯原材料質(zhì)量穩(wěn)定性不及國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，熱處理工藝水平達(dá)不到高水準(zhǔn)要求導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量上不去……為了改變這種現(xiàn)狀[5]，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)聯(lián)合發(fā)展，但因?yàn)楹诵募夹g(shù)受制于人依然無(wú)法突破制約瓶頸，還存在被國(guó)外企業(yè)覬覦的風(fēng)險(xiǎn)。還有，國(guó)家對(duì)制造業(yè)的關(guān)注與資金投入不足也是行業(yè)整體水平較低的原因之一，如圖2所示。

3? 技術(shù)方案

本設(shè)計(jì)方案遵從簡(jiǎn)單、便捷、高效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、可靠的理念，本著為產(chǎn)品提供可靠的質(zhì)量輸出，為操作者提供實(shí)用的工裝夾具。利用企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備和原材料，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員的聰明才智完成夾具自制。這樣，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全，又能降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和夾具的自制成本[6]。

螺栓聯(lián)接主要用于需要螺栓承受橫向載荷或需靠螺桿精確固定被聯(lián)接件相對(duì)位置的場(chǎng)合。螺釘聯(lián)接適用于其中一個(gè)零件較厚或另一端不能裝螺母的場(chǎng)合，不適用于經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。雙頭螺栓聯(lián)接：適用于其中一個(gè)零件較厚，結(jié)構(gòu)緊湊和經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。緊定螺釘聯(lián)接常用于固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：被聯(lián)接件均較薄，在其上制通孔。用螺栓、螺母聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。螺釘聯(lián)接特點(diǎn)：不需用螺母，將螺釘穿過(guò)一被聯(lián)接件的孔，旋入另一被聯(lián)接件的螺紋孔中。雙頭螺柱聯(lián)接特點(diǎn)：被聯(lián)接件之一較厚，在其上制盲孔，且在盲孔上切制螺紋。薄件制通孔，無(wú)螺紋。用雙頭螺柱加螺母聯(lián)接。允許多次裝拆而不損壞被聯(lián)接件。緊定螺釘聯(lián)接特點(diǎn)：利用緊定螺釘旋入一另件的螺紋孔中，并以末端頂住另一零件的表面或頂入該零件的凹坑中。根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境，可對(duì)照選擇強(qiáng)度、尺寸不同的聯(lián)結(jié)螺栓。

本裝置（如圖3）主要包括：螺桿4，螺帽5，銷(xiāo)子1，連接塊6，其特征在于，先將工件固定在底板上，將銷(xiāo)子1插入到工件2光孔中，再將螺桿4通過(guò)螺紋連接到底板3上，最后用螺帽5將工裝旋緊，通過(guò)銷(xiāo)子傳遞相反的張力，以達(dá)到防止工件在加工中孔收縮的目的，利用螺紋的預(yù)緊力防止工件收縮。

操作方法如圖4所示，先將工件2固定在底板上，將防收縮工裝1的銷(xiāo)子插入到工件2光孔中，再將螺桿4通過(guò)螺紋連接到底板3上，最后用螺帽5將工裝旋緊，通過(guò)銷(xiāo)子傳遞相反的張力，以達(dá)到防止工件在加工中螺紋孔收縮的目的。

4? 研究意義

機(jī)械制造業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供機(jī)械裝備的行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，機(jī)械制造本身也離不開(kāi)機(jī)械裝備。簡(jiǎn)單實(shí)用的工裝可使機(jī)械加工的生產(chǎn)效率得到大幅度的提高，確保輸出穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也能降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源和原材料等。

因此，工裝在機(jī)械加工中扮演著非常重要的角色。大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，工裝在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮使用的簡(jiǎn)單、可靠、便捷、經(jīng)濟(jì)、互換等因素，一套簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)高效的工裝，不僅能夠極大的提高生產(chǎn)效率，在確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠的同時(shí)，也能有效降低制造成本，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。所以，設(shè)計(jì)者在繼承的基礎(chǔ)上一定要有創(chuàng)新，在創(chuàng)新的同時(shí)一定要結(jié)合實(shí)際使用，只有這樣設(shè)計(jì)出的工裝才能發(fā)揮出綜合優(yōu)勢(shì)，真正為生產(chǎn)提供大力支撐。

5? 結(jié)論

本課題設(shè)計(jì)研究的防變形裝置，簡(jiǎn)單實(shí)用、高效可靠，能夠適用于單件或批量生產(chǎn)，極大的提高了加工效率，并徹底地解決了夾刀、斷刀的困擾。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊叔子.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2019.

[2]謝旭華.機(jī)械制造工藝及工裝[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[3]湯銳.淺談機(jī)械制造與設(shè)備的技術(shù)發(fā)展[J].化工管理，2015，（33）.

[4]王健.機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（1）.

[5]陳世平.先進(jìn)制造技術(shù)及其在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2002（7）：2-4.

[6]陳伯仲.淺談提升制造業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)[J].企業(yè)改革與管理，2016（10）.