異形零件手推式砂帶打磨夾具設(shè)計(jì)

孟少明，聶慧萍，向紅娓，肖芝，李培

湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南株洲 412000

中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司 湖南株洲 412000

1 序言

砂帶打磨裝置是一種用于對(duì)金屬或其他材料表面進(jìn)行打磨處理的工具。在實(shí)際生產(chǎn)中，工作人員需要利用打磨機(jī)對(duì)需要打磨的物件進(jìn)行表面打磨處理，但當(dāng)需要打磨的零件較小時(shí)，需要打磨的物件的表面不能完全與砂帶表面接觸，工件手拿打磨既不安全又十分不方便，降低了工作效率，增加了安全隱患。

2 異形零件結(jié)構(gòu)分析

零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。結(jié)構(gòu)為不規(guī)則的T字形異形零件，最大外形尺寸為28mm×11.67mm×22.80mm（長(zhǎng)×寬×高）；零件各尺寸精度高達(dá)IT6級(jí)，表面粗糙度值Ra達(dá)0.4μm。這就要求零件的最后精加工必須是磨削加工，但零件的形狀對(duì)最后磨削精加工的定位與夾緊影響巨大，特別是圖1所示的斜面結(jié)構(gòu)。

圖1 異形零件結(jié)構(gòu)

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本設(shè)計(jì)以小型異形零件為研究對(duì)象，以加工難度最大的斜面為例，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作使用方便、定位夾緊可靠、能夠提高工作效率并減少安全隱患的手推式砂帶打磨進(jìn)料裝置[1]。如圖2所示，按產(chǎn)品加工位置初定產(chǎn)品定位示意圖，產(chǎn)品輪廓用虛線表示，采用兩個(gè)活塊對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定位和夾緊，以滿足加工要求。

圖2 產(chǎn)品按加工位置定位示意

3 手推式砂帶打磨夾具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

手推式砂帶打磨夾具結(jié)構(gòu)、異形小型待加工工件外形如圖3所示點(diǎn)劃線線框輪廓，本夾具主要對(duì)磨削零件的21°斜面（見(jiàn)圖1）進(jìn)行定位和夾緊。平臺(tái)與總導(dǎo)軌是手推式砂帶打磨夾具的導(dǎo)向與導(dǎo)滑基礎(chǔ)，平臺(tái)上布置4個(gè)起固定作用的螺釘孔，總導(dǎo)軌安裝在平臺(tái)的正中間，用銷釘定位，螺釘緊固。

圖3 手推式砂帶打磨夾具結(jié)構(gòu)

兩個(gè)底板分列在總導(dǎo)軌的兩邊，通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘及圓柱頭定位銷6，實(shí)現(xiàn)底板與底座的定位和緊固，6個(gè)鋼球分別安裝在兩底板的球形孔內(nèi)，使部分球體能露出底板下表面與平臺(tái)接觸起導(dǎo)滑作用。底座的凹槽卡在總導(dǎo)軌上起導(dǎo)向作用，兩邊平面球形孔與6個(gè)鋼球接觸定位。定位活塊與壓緊活塊的下表面凸臺(tái)都卡在底座的凹槽內(nèi)，通過(guò)定位銷實(shí)現(xiàn)定位活塊與底座的定位，壓緊塊導(dǎo)軌對(duì)定位活塊進(jìn)行導(dǎo)向，圓柱頭定位銷1與盤頭螺釘實(shí)現(xiàn)對(duì)壓緊塊導(dǎo)軌與底座的定位和緊固。定位螺母固定在底座上面，通過(guò)盤頭螺栓與圓柱頭定位銷3實(shí)現(xiàn)定位螺母與底座的定位和緊固，壓緊螺栓與壓緊活塊聯(lián)接，定位螺母跟壓緊螺栓通過(guò)螺旋傳動(dòng)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺栓就能使壓緊活塊移動(dòng)，從而把待加工零件夾緊在定位活塊與壓緊活塊之間，手柄安裝在底座的圓孔內(nèi)[2]。

3.1 底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

底座結(jié)構(gòu)如圖4所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為108mm×119mm×23mm（長(zhǎng)×寬×高）。上表面有6個(gè)直徑為15.5mm的半球形孔，孔間布置2個(gè)直徑為6mm的銷釘盲孔及4個(gè)M4的螺紋孔，還有2個(gè)寬10mm、高6mm的凸槽，兩凸槽中間形成的凹槽寬15mm、深7mm。其半圓球孔、凸槽、凹槽起主要的導(dǎo)滑、定位及導(dǎo)向作用。左部分的突出結(jié)構(gòu)為安裝緊固其他零件用，布有2個(gè)直徑為6mm的銷釘通孔、2個(gè)M6的螺紋孔。下表面有1個(gè)M20的螺紋盲孔，用于聯(lián)接手柄，有1個(gè)19.5mm×82mm的矩形缺口，2個(gè)直徑5mm的銷釘孔和2個(gè)M3的螺紋孔，用于對(duì)壓緊塊導(dǎo)軌的定位和緊固，有1個(gè)直徑為8mm的銷釘孔，用于對(duì)定位活塊的定位。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖4 底座

3.2 定位活塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

定位活塊結(jié)構(gòu)如圖5所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為34mm×34.5mm×37mm（長(zhǎng)×寬×高），右上角有按異形零件結(jié)構(gòu)和尺寸所設(shè)定位結(jié)構(gòu)，大斜面用于跟待加工零件的背面接觸，其與頂面的夾角為130°，小斜面與頂面的夾角為110.5°，使待加工零件的斜面能高出定位活塊而方便進(jìn)行磨削加工。頂面有1個(gè)直徑8mm的銷釘孔，用于銷釘對(duì)定位活塊在底座上的定位。底部有1個(gè)L形的凸塊，凸塊高5mm、寬10mm，凸塊上有2.5mm×2mm的凹槽，用于壓緊塊導(dǎo)軌及底座的定位和緊固。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖5 定位活塊

3.3 壓緊活塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓緊活塊結(jié)構(gòu)如圖6所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為34mm×29.5mm×37mm（長(zhǎng)×寬×高），右上角有按異形零件結(jié)構(gòu)和尺寸所設(shè)定位結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和尺寸與定位活塊一致，底部L形凸塊結(jié)構(gòu)及尺寸也跟定位活塊一致。正面有1個(gè)直徑為11.5mm的半球形孔，用于與壓緊螺栓的球形頭部配合，在旋轉(zhuǎn)壓緊螺栓時(shí)，能使壓緊活塊對(duì)加工零件進(jìn)行夾緊和松開(kāi)。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖6 壓緊活塊

3.4 定位螺母結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

定位螺母結(jié)構(gòu)如圖7所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為56mm×26mm×27mm（長(zhǎng)×寬×高），為方便定位螺母與底座的定位和緊固，定位螺母采用半圓形加掛耳結(jié)構(gòu)，定位螺母中間設(shè)有M14螺紋孔，用于同壓緊螺栓配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工零件的夾緊與松開(kāi)，掛耳厚度10mm，兩端對(duì)角設(shè)置兩個(gè)直徑6mm銷釘定位孔和6.5mm螺栓通過(guò)孔。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖7 定位螺母

3.5 壓緊螺栓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓緊螺栓結(jié)構(gòu)如圖8所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，由M14螺栓與手輪焊接而成，最大高度65mm，手輪直徑70mm，手輪厚度10mm，均布4個(gè)直徑18mm的減重孔，螺栓頭部由直徑10mm圓柱和10mm半球組成，方便旋轉(zhuǎn)時(shí)與壓緊滑塊的半球形孔配合，降低旋轉(zhuǎn)摩擦力。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖8 壓緊螺栓

4 夾具的使用方法和注意事項(xiàng)

使用夾具打磨產(chǎn)品時(shí)，先把產(chǎn)品按加工方向，放置在定位活塊上，旋轉(zhuǎn)壓緊螺栓，使產(chǎn)品在壓緊活塊和定位活塊中定位與夾緊；然后手握手柄，帶動(dòng)整個(gè)砂帶打磨夾具，通過(guò)底座與總導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，通過(guò)在底板下面露出部分鋼球的球體實(shí)現(xiàn)在平臺(tái)上導(dǎo)滑，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待加工工件的手推砂帶磨削加工[3]。

在使用時(shí)需注意檢測(cè)底板內(nèi)凹槽與導(dǎo)軌導(dǎo)滑面之間及鋼球與底座接觸是否良好，滑動(dòng)是否順暢無(wú)阻滯；檢查待加工零件在壓緊活塊和定位活塊中定位是否準(zhǔn)確，夾緊是否合適、可靠[4，5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)異形的小型零件所設(shè)計(jì)的手推式砂帶打磨夾具，采用自制平臺(tái)做基礎(chǔ)，底座做支撐，總導(dǎo)軌導(dǎo)滑，鋼球減摩，定位活塊與壓緊活塊進(jìn)行定位夾緊，定位螺母和壓緊螺栓配合實(shí)現(xiàn)夾緊與松開(kāi)，手柄方便操作進(jìn)料與退回。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，零件在夾具中的定位與夾緊可靠，操作安全、方便快捷，零件斜面磨削后表面質(zhì)量和角度精度符合設(shè)計(jì)要求，相對(duì)于手持工件進(jìn)行磨削，能大幅提高零件的加工精度、工作安全性、可靠性及工作效率。