余冠洲 余蔚荔

（①廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州510006;②廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510515）

1 零件及加工要求

如圖1所示的某特殊刀柄，屬于半成品，接到工件時已基本成型，需要加工的是刀柄前端的A面和B面，以及A面和B面上的兩條細凹槽，批量生產(chǎn)，加工數(shù)量1萬件。

對于這個加工件而言，采用數(shù)控加工，工作量并不大，但是遇到以下幾個難點:①工件需要正反面加工，如果按照常規(guī)加工方式:正面裝夾一個工件并加工→反面裝夾該工件并加工，則裝卸工件的輔助時間過多，加工效率低下，也不能發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢;②該工件需要保證A、B面間的距離尺寸2.29±0.05 mm，以及A、B面上兩條分別具有的細凹槽在槽深方向的距離尺寸1.40±0.08 mm 與1.07±0.08 mm（臺階式凹槽），臺階處斜面夾角60°，凹槽寬度0.53±0.05 mm，精度要求較高，因此對夾具的要求更高;③雖然對凹槽的精度要求較高，但可用于定位和夾緊的C面和D面間的尺寸7.98 mm的精度也只是±0.05 mm（接受該工件時，該尺寸已加工完成），按照定位精度應(yīng)是加工精度的1/3～1/5的要求，顯然從一開始就難以保證工件的加工要求了。

2 帶雙斜面壓板的多工位專用夾具設(shè)計

為提高加工效率，決定采用多工位專用夾具，夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。該結(jié)構(gòu)包含夾具體、雙斜面壓板和螺釘3個元件。這個夾具可以一次性裝夾12個工件，實現(xiàn)批量裝夾和批量數(shù)控加工。12個工件依靠12個通槽的底面和側(cè)面進行定位，每兩個工件的上方有一個壓板進行壓緊。整個夾具體用虎鉗定位夾緊在機床工作臺上，結(jié)構(gòu)簡單，操作調(diào)整方便，實用。

壓板作為主要的壓緊元件，要求壓緊可靠，操作簡便。如果采用普通的平板式壓板，則會使裝卸工件的工作量較大，因此這里設(shè)計了雙斜面壓板，如圖3所示。壓板的中間部分是M5×15的安裝沉頭螺釘孔，依靠螺釘限制壓板的位置，并對壓板產(chǎn)生一定的旋緊力。壓板底面兩側(cè)分別具有相反方向的兩個斜面，斜面沿長度為12 mm的方向上，具有1/12的斜率。當(dāng)壓板沒有壓緊工件時，由螺釘限制而處于略為旋緊狀態(tài)。逆時針旋轉(zhuǎn)壓板，則在斜面的斜楔作用下，將工件逐步壓緊。這種夾緊方式既能夠保證夾緊力的大小，又使夾緊操作簡單易行，節(jié)約了加工輔助時間，且該壓板容易加工，成本較低。

這里夾具體通槽的高度尺寸取為7.78 mm，而不是工件C、D面間的尺寸高度7.98±0.05 mm，是為防止該尺寸出現(xiàn)負偏差時，壓板難以夾緊刀柄。

3 確定和驗算工件加工精度

在這個夾具方案中，最大的難點是如何保證工件最后的加工精度。由于工件是多工位裝夾，而用于定位夾緊的7.98±0.05 mm尺寸相對于加工尺寸精度來說，精度過低，數(shù)控加工時，又不可能每加工一個工件就對刀一次，且工件需要正反兩次裝夾加工后保證凹槽的距離尺寸和精度。所以必須確定和驗算最后的加工精度。

為提高工件7.98 mm尺寸的實際精度，減少對后續(xù)加工精度的影響，首先對該尺寸進行初檢分類，以正偏差7.98+0.050mm為一類，負偏差7.980－0.05mm為一類。這里以正偏差7.98+0.050mm為例計算和確定工件本次各加工工序的精度。

刀柄需要正反兩次裝夾加工，正面加工時，以C面為定位基準(zhǔn)（圖1所示），壓板在D面一側(cè)壓緊，加工A面和A面上的凹槽;反面加工時，刀柄翻轉(zhuǎn)，以D面為定位基準(zhǔn)，加工B面和B面上的凹槽，保證A、B面間的距離為2.29±0.05 mm，保證上下凹槽之間的距離為1.40±0.08 mm和1.07±0.08 mm。因此可以得出圖4所示的第1尺寸鏈和圖5所示的第2尺寸鏈。在第1尺寸鏈中封閉環(huán)A0=1.40±0.08 mm（這里以該尺寸為例進行計算，如以1.07±0.08 mm為例計算，將得到同樣的結(jié)果，此處略）是最后需要保證的距離尺寸，A2=A6，是凹槽的加工深度，A3和A5是定位基準(zhǔn)到加工表面A面和B面的尺寸，它的加工精度直接影響了凹槽的加工精度。

根據(jù)第2尺寸鏈可以計算A2（或A6）的尺寸與精度，其中A1=（2.29±0.05）/2=1.145±0.025 mm，A0=（1.40±0.08）/2=0.70±0.04 mm，A0是封閉環(huán)，A1是增環(huán)，A2是減環(huán)，由此得出A2的尺寸和公差如下:

A2的基本尺寸為:

A2的上、下偏差為:

其中:ES為上偏差;EI為下偏差。

因此得出A2=0.445±0.015 mm。由于在數(shù)控加工中，該工序尺寸較易保證和控制精度，因此縮小該尺寸公差，取為A2=A6=0.445±0.01 mm。

由圖1所示的工程圖中可以得出A3和A5的基本尺寸為:A3=4.35 mm，A5=5.92 mm。

A3和A5的上偏差為:

A3和A5的下偏差為:

同樣設(shè)EI3=EI5

對第1尺寸鏈中的封閉環(huán)（凹槽間的距離尺寸）A0=1.40±0.08 mm驗算如下:

因此完全可以保證該尺寸的精度要求。

4 結(jié)語

利用帶雙斜面壓板的多工位專用夾具，不但實現(xiàn)了多工位批量加工和快速夾緊，而且有效保證了需要正反雙面加工、具有較高尺寸精度要求的工件質(zhì)量，大大提高了工件的生產(chǎn)效率。

［1］何紅華.互換性與測量技術(shù)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2008.

［2］劉之生.尺寸鏈理論及其應(yīng)用［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，2009.