袁禮彬

(中國(guó)南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司,江蘇常州 213125)

夾具是機(jī)床切削加工的重要工藝裝備,使用夾具的首要目的是保證機(jī)械工件的尺寸(形狀)精度及位置精度,而機(jī)械零件的制造精度很大程度上取決于加工該工件的機(jī)床夾具能否達(dá)到夾具設(shè)計(jì)精度的要求。目前生產(chǎn)企業(yè)夾具制造精度的保證方法絕大多數(shù)依然采用裝配調(diào)整法,這種夾具制造過程像普通機(jī)械制造那樣,先按零件圖制造出所有零件然后組裝,最終夾具精度是靠設(shè)法調(diào)整或修磨某個(gè)元件位置或尺寸來實(shí)現(xiàn)。從筆者從事夾具設(shè)計(jì)制造實(shí)踐來看,這種方法很難滿足夾具裝配圖提出的各種尺寸及形位公差要求。為此,本文介紹一種保證夾具制造精度的特殊工藝方法——裝配加工法。下面通過幾個(gè)實(shí)例來闡述裝配加工法的基本思路和具體應(yīng)用過程。

1 保證夾具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的精度

圖1所示為鉆某一型號(hào)柴油機(jī)調(diào)速軸徑向孔固定式鉆模。夾具設(shè)計(jì)精度要求為:(1)鉆套中心至定位芯軸右端面軸向尺寸精度(32±0.05)mm;(2)鉆套中心軸線對(duì)夾具體底面A垂直度為0.04 mm;(3)鉆套中心軸線對(duì)定位芯軸的對(duì)稱度為0.08 mm。這三項(xiàng)設(shè)計(jì)要求都涉及到鉆模板上的鉆套底孔位置精度。裝配調(diào)整法通常用來調(diào)整單項(xiàng)要求,其精度取決于制作者的技術(shù)水平、量具和測(cè)量基準(zhǔn)的精度。但要同時(shí)調(diào)整并保證三項(xiàng)精度要求,則幾乎沒有這種可能。為此,可采用裝配加工法來滿足夾具設(shè)計(jì)要求。

圖2為鉆模板夾具組裝前的狀態(tài),鉆套底孔φ16H7已粗加工,留有較大的精鏜余量。圖3為鉆套底孔裝配加工簡(jiǎn)圖,圖中標(biāo)示了加工鉆套底孔的尺寸公差和形位公差要求。按圖3組裝后,將夾具作為一個(gè)整體,對(duì)鉆套底孔進(jìn)行最后的精鏜。具體實(shí)施裝配加工法時(shí)按下列步驟進(jìn)行(1)將定位芯軸裝入夾具本體;(2)在坐標(biāo)鏜床上調(diào)節(jié)夾具位置,使定位芯軸與坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)縱向方向一致;將夾具體壓緊在工作臺(tái)面后,再次校驗(yàn)定位芯軸位置;(3)坐標(biāo)鏜床主軸按圖2要求找正加工位置,并記下主軸坐標(biāo);(4)將鉆模板用內(nèi)六角螺釘緊固于夾具體上,鉆鉸圓柱銷孔,并將圓柱銷打入,以固定鉆模板位置;(5)按坐標(biāo)鏜床找正的坐標(biāo)位置對(duì)鉆套底孔精鏜,加工時(shí)要盡量多走刀幾次,最大限度消除粗加工帶來的誤差復(fù)映。

大量制造實(shí)踐證明,這種裝配加工的辦法是保證夾具制造精度的最簡(jiǎn)便有效的辦法。特別對(duì)于保證多孔鉆夾具制造精度,其優(yōu)點(diǎn)尤為突出[1]。圖4為一翻轉(zhuǎn)式鉆夾具結(jié)構(gòu)示意圖(圖中略去了無關(guān)的視圖和幾何尺寸),圖示為使用鉆模加工時(shí)的位置。為了獲得圖4所標(biāo)示的位置精度,可采用裝配加工法。其主要過程如下:(1)先將支座上的C面等加工后,與加工好后的回轉(zhuǎn)體組裝成為一體?；剞D(zhuǎn)體應(yīng)按圖加工后,裝上支承板和回轉(zhuǎn)軸,支承板的工作面B應(yīng)與回轉(zhuǎn)軸中心軸線平行。(2)將回轉(zhuǎn)體翻至圖4所示的位置,用百分表找正B平面,使其與C面平行,緊固后先用坐標(biāo)鏜床的側(cè)鏜頭精鏜孔①和②,然后插入對(duì)定銷定位,再用立鏜頭按尺寸精度和位置精度精鏜鉆模板上的兩個(gè)鉆套底孔。這樣可間接保證在使用狀態(tài)鉆套中心軸線對(duì)定位支承面B的垂直度要求。如果坐標(biāo)鏜床上沒有側(cè)鏜頭,可以加工出輔助基準(zhǔn)面。

這種裝配加工法基本上是靠坐標(biāo)鏜床的精度直接保證夾具所要求的位置精度。因此,它是保證鉆套(或鏜套)軸線與夾具安裝基準(zhǔn)面垂直或平行的最可靠的方法,所有鉆鏜類夾具的導(dǎo)向套底孔都采用這種工藝方法加工。

2 保證夾具定位結(jié)構(gòu)的精度

夾具上定位元件也可采用裝配加工法來保證定位元件在夾具上的準(zhǔn)確位置尺寸。圖5是一套4孔鉆夾具裝配示意圖,鉆套中心軸線對(duì)兩定位銷有較高位置度要求,若按先加工夾具元件,后組裝再調(diào)整的線路則很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而采用裝配加工法則很容易獲得上述精度。具體實(shí)施過程為:(1)組裝夾具體(如圖6),兩定位銷安裝孔留在后工序加工,鉆模板也做成類似于圖2半成品(未畫圖),鉆套底孔也同樣留在后工序鉆鏜;(2)將夾具放置于坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)面,調(diào)整底面與工作臺(tái)走向一致,并將夾具體緊固于工作臺(tái)上;(3)找正鏜床主軸坐標(biāo)位置,先加工兩定位銷安裝孔;(4)將鉆模板用內(nèi)六角螺釘緊固于夾具體上,鉆鉸圓柱銷孔,并將圓柱銷打入,以實(shí)現(xiàn)鉆模板的最后定位;(5)按圖樣鉆鏜4個(gè)鉆套底孔。在本例中,定位銷安裝底孔和鉆套安裝底孔在夾具一次安裝中加工,最大限度地提高了夾具定位元件與導(dǎo)向元件之間的位置精度。

如圖7所示,兩個(gè)V型塊的位置由高度尺寸H、水平尺寸L來決定,兩定向鍵側(cè)面用基準(zhǔn)B表示。夾具設(shè)計(jì)要求兩V型塊的定位面必須與工件保持完全接觸,同時(shí)又要保證兩平行度要求。這兩個(gè)平行度用一個(gè)雙點(diǎn)劃線所表示的標(biāo)準(zhǔn)芯棒來檢驗(yàn)。要保證H、L和兩平行度,在夾具制造時(shí),可先把兩V型塊做成斜面,并留足夠的磨加工余量的半成品,把V型塊拼裝到夾具體,用圓錐銷將V型塊和夾具體兩者固定,在工具磨床或?qū)к壞ゴ采弦訟、B為定位基準(zhǔn),對(duì)V型塊90°斜面進(jìn)行磨削加工,以滿足H、L和兩平行度公差要求。

3 結(jié)語

通過上述4個(gè)實(shí)例可以看到,應(yīng)用裝配加工法的基本思路是,將夾具作為一個(gè)整體對(duì)待,對(duì)有位置精度要求的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)或定位結(jié)構(gòu)安排夾具組裝后進(jìn)行加工,以最大限度地減少各元件之間的累積誤差,以提高夾具制造精度。此外,裝配加工法也常應(yīng)用于車夾具和磨夾具制造過程,用來獲得車床、磨床夾具的回轉(zhuǎn)定位元件表面與安裝基準(zhǔn)面之間的位置精度[2]。

在應(yīng)用裝配加工法進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)制造時(shí),必須熟悉裝配加工法制造工藝方面的特點(diǎn),并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸和形位公差標(biāo)注、夾具元件加工和技術(shù)條件制定等各方面適應(yīng)這一要求。與傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)相比,用裝配加工法制造的夾具在圖樣設(shè)計(jì)方面有較大的區(qū)別,應(yīng)有4種設(shè)計(jì)圖樣:夾具總裝圖、夾具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(如鉆套、鏜套等)裝配加工圖、夾具導(dǎo)向元件組裝前圖樣(也即半成品圖)、夾緊機(jī)構(gòu)和夾具體等產(chǎn)品圖。同時(shí)使用這4種圖樣的目的是,為了防止夾具制造部門在夾具制造時(shí),依然采用制成零件、組裝元件、調(diào)整精度的工藝線路,能對(duì)整個(gè)夾具制造過程起到相應(yīng)的指導(dǎo)和制約作用。

[1]白成軒.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)新原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[2]周海寶.提高機(jī)床夾具精度的實(shí)用方法[J].機(jī)床與液壓,2000(4).