周曉敏

（廣東科豪木工機械有限公司，廣東 佛山 528308）

0 引言

夾具是在加工過程中保證工件在加工時對刀具及成形運動具有正確的相對位置，并將工件牢固地夾緊的一種工藝裝備。夾具的主要作用是：保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量（制件可以更準(zhǔn)確的進入加工位置）；提高勞動效率（減少人工安裝調(diào)整工件的時間）；擴大機床的使用范圍；改善勞動條件，降低產(chǎn)品成本。夾具分為通用夾具和專用夾具，本文以普通立銑床加帶有夾角度135°兩鍵槽的軸為例，設(shè)計一個加工鍵槽的專用夾具，解決了在普通立銑床批量加工該軸的裝夾費時、對刀慢、加工效率低的問題。

1 裝夾方式分析

圖1 零件圖

根據(jù)圖1分析，該軸類零件載加工過程中的裝夾較困難，由于機用平口鉗裝夾不能保證兩鍵槽135°±1°的角度精度要求，故不能使用機用平口鉗裝夾；如采用分度頭裝夾，由于裝夾易造成誤差影響了鍵槽的精度，且裝夾校正費時。在保證工件的加工精度的前提下，可根據(jù)軸加工工藝設(shè)計一個專用夾具，可減少裝夾時間、提高裝夾精度，從而大幅提高生產(chǎn)效率。

2 夾具設(shè)計、加工與安裝

夾具是工藝裝備中的一個重要組成部分，是確保產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率的一項重要技術(shù)內(nèi)容。夾具的設(shè)計基本原則為：確保工件的定位、夾緊的可靠性，有效的實現(xiàn)快速夾緊、減少對刀時間，實現(xiàn)提高加工效率的設(shè)計目的。

圖2 裝夾角度

該軸類零件在普通立銑床上主要是加工出寬6mm、深3mm的兩個鍵槽，同時保證兩鍵槽夾角135°±1°。由零件圖可知，保證好135°±1°角的準(zhǔn)確性是該軸類零件銑削加工的關(guān)鍵。

2.1 夾具裝夾角度分析

135°夾角是一個特殊的夾角，如果以該軸徑面的水平中心線為基準(zhǔn)45°正好是135°。故找出該軸徑面的中心線，然后在中心線上定出45°即可。如圖2所示。

2.2 定位方案的確定

V形塊是軸類零件常用的定位基準(zhǔn)，故采用V形塊作為該軸類零件的定位件，并在V形塊的頂面加工出兩個M10螺紋孔用于安裝壓緊零件的壓板。

軸類零件銑削加工的鍵槽的寬為6mm，采用Φ6銷標(biāo)準(zhǔn)圓柱銷作135度夾角的定位件（如圖3所示）。

考慮到V形塊要安裝在銑床工作臺上，所以采用一塊厚度為15 mm的底板與V形塊連接作底板。底板與V形塊用4個M8的螺栓作連接固定；底板與工作臺上采用M12的螺栓固定連接，故底板左右兩側(cè)各開一個U形槽，以方便底板在工作臺上拆裝。

2.3 夾具關(guān)鍵定位零件的加工

銷在V形塊斜面上位置的精度直接影響夾具定位角度 135°±1°的精確度，故銷孔在加工中的定位一定要精確。定位銷孔在V形塊上的定位方法如下：

圖3 V形定位塊

將工件分中后，將刀具調(diào)整好45°后刀具往下移動15mm距離即的半徑，此步驟主要是為了準(zhǔn)確確定定位銷孔在斜面上的位置。機床的刻度有一定的誤差，所以要保證45°的精確度，需要通過打表的方式加以校正：用百分表在主軸的一處接觸，使百分表指針跳動3格，即0.03mm（見圖4中a）。此時將電子表Z軸和X的數(shù)值清零，將電子表Z軸和X的數(shù)值清零后，將百分表在Z軸方向正方向移動一定的距離，取整約 10mm，已知直線①②為10mm（見圖4中b），直線①③與直線①②的夾角為45度，通過三角函數(shù)可得出百分表在②處到③處的距離計算值為10mm。因為百分表在①處時百分表指針跳動3格，即0.03mm，所以②處到③處的實際距離應(yīng)為10.03mm（見圖4中c）。此時在②處將百分表要移動10.03 mm數(shù)值到③處，當(dāng)百分表按10.03 mm數(shù)值移到③處時，若百分表指針不跳動說明主軸不是準(zhǔn)確的45度，此時將銑床主軸擺動調(diào)到10.03 mm數(shù)值為止，再進行鉆孔，銷與V形塊上的銷孔是過盈配合，鉆V形塊上Φ6的斜孔采用Φ5.8的鉆頭，鉆好之后用Φ6的鉸刀進行鉸孔，鍵槽的深度為3mm，Φ6定位銷在表面應(yīng)留出2.5mm即可。

圖4 鉆定位銷孔校正打表示意圖

2.4 夾具安裝調(diào)整

在銑削鍵槽前，需找正銑床主軸與夾具的中心位置，使它們保持較高的位置精度，如圖5所示。使用車好的專用定心工具對兩V形塊進行快速校正，并安裝好在工作臺上，操作方法為：先用百分表來測量定心工具圓錐部分與銑床主軸同軸度誤差，誤差應(yīng)在0.01～0.02mm之內(nèi)，然后使用圓錐部分與V形塊貼緊，最后把U形槽以M12螺栓固定。

圖5 定心調(diào)整安裝夾具

3 夾具的使用

加工寬為6mm深為3mm的鍵槽，選用四刃平銑刀，工件在工作臺裝夾好后，加工第一個鍵槽時，要讓銑床主軸對進行分中。此次分中后，工件的加工不再進行分中，因為軸已經(jīng)固定在夾具上，分中后V形塊的中心已經(jīng)與銑刀軸心對齊。3mm的深度分三刀進行銑削，每刀銑1mm，以保證切削平穩(wěn)，振動較輕。

此軸兩個鍵槽的加工，可分為兩步進行。

加工第一個槽時（見圖6a），將工件放在1V形塊上，軸端頂住定4位銷，調(diào)整好3螺栓將2壓板壓在工件表面上，手擰螺母至緊，然后再用扳手擰5螺栓壓緊工件，按正常進給，完成鍵槽的加工。

銑削第二個鍵槽時（見圖6b），將工件上已加工好的第個鍵槽卡在4定位銷上，使用同樣的方法調(diào)整好2壓板3螺栓輕壓在工件表面上，然后再用扳手擰螺栓5壓緊工件，按正常進給，完成第二個鍵槽的加工。

圖6 夾具使用

4 使用效果

以不使用和使用專用夾具加工同一批次的零件作為對比，兩者裝夾時間、對刀時間、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品報廢量等數(shù)據(jù)對比如下：

裝夾時間：不使用夾具5min 使用專用夾具裝夾20s

對刀時間：不使用夾具10min 使用專用夾具2min

產(chǎn)生效率：不使用夾具20min/個 使用專用夾具5min/個

產(chǎn)品報量：不使用夾具5% 使用專用夾具0.2%

5 總結(jié)

通過文中的分析、研究，使用合適的供裝夾具變難加工為簡單加工，而且高質(zhì)量、高效率地完成加工任務(wù)?？梢姽┭b夾具在機械加工中的作用舉足輕重。

綜上所述，在機械加工中，難免避免的存在著設(shè)備不先進、不全面，造成操作困難的情況，如何合理使用有限的設(shè)備高效率生產(chǎn)出合格的零件，工藝設(shè)計和工裝夾具的使用極其關(guān)鍵。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高的零件，工裝夾具更是要設(shè)計得嚴謹、合理。故只要按照學(xué)科的理論，選擇合理的加工工藝路線，配合合適的供裝夾具，既能保證零件的加工要求，又可以大大降低勞動強度，從根本上降低制造成本,為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

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［3］王啟平.機床夾具設(shè)計[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005（7）.

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