嚴朝寧

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院機械工程學院，陜西戶縣 710302)

在裝配CKA6136車床床頭箱時，經(jīng)常出現(xiàn)撥叉總成中的楔面銷深度尺寸不合適，需要返修，導致裝配效率不高。通過對企業(yè)加工中心的實際調(diào)研，并針對該零件的結構特點，制作了一個簡單實用的工裝夾具，同時優(yōu)化現(xiàn)有的加工工藝，以滿足生產(chǎn)需要。

1 CKA6136－20105撥叉生產(chǎn)裝配現(xiàn)狀分析

機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工程技術人員在技術革新中的一項重要任務［1］。

隨著CKA6136臥式數(shù)控車床的市場份額加大，制造數(shù)量的提高，CKA6136－20105撥叉原有的加工工藝已明顯不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求，舊工藝是安排其在鏜床上加工，無工裝設計，生產(chǎn)效率低下，精度難以滿足裝配需求。

2 撥叉的結構特點分析

CKA6136－20105撥叉的材質為HT200，其加工難點:一是φ10H7孔和φ22H7孔相交;二是主視圖中定位尺寸 φ120－0.05。因此，對夾具設計和加工工藝要求都較高。CKA6136車床床頭箱裝配示意圖如圖1所示，CKA6136－20105撥叉零件圖如圖2所示。

圖1 CKA6136車床床頭箱裝配示意圖

圖2 CAK6136－20105零件圖

3 夾具設計中的定位及工序分析

在研究和分析工件定位問題時，定位基準的選擇至關重要。定位基準就是在加工中用作定位的基準。一般來說，工件的定位基準一旦選定，那么工件的定位方案也就基本被確定。定位方案是否合理，直接關系到工件的加工精度能否滿足設計要求。圖3為撥叉夾具采用一銷一面的定位示意圖。

圖3 撥叉夾具采用一銷一面的定位示意圖

如圖4所示，在第一工序的加工中，用撥叉的B面和C面來定位。因為工件是一個整體，當表面B和C的位置一確定，φ10H7孔的軸線位置也就隨之確定。表面B和C就是撥叉加工第一工序的定位基準。

圖4 第一工序定位示意圖

在第二工序中以φ10H7孔和A面定位，這樣φ8H7和φ22H7內(nèi)孔的軸線位置也就隨之確定，如圖5所示，φ10H7孔和A面就是撥叉加工第二工序的定位基準。

圖5 第二工序定位示意圖

4 定位誤差的分析與計算

六點定位原理解決了約束工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定”與“不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件在夾具中所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準”與“不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，那么就會出現(xiàn)由于工件定位不準導致產(chǎn)生誤差，這種只與工件定位有關的誤差稱之為定位誤差，用ΔDW表示。在工件加工過程中，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5。

工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而基準不重合又分兩種情況:一是定位基準與限位基準不重合產(chǎn)生的基準位移誤差;二是定位基準與工序基準不重合產(chǎn)生的基準不重合誤差［1－2］。在這里考慮到滿足工件的順利裝卸條件，所以在選擇菱形定位銷時選擇了配合為 φ10g6的公差，即最大直徑尺寸為φ9.995mm，ΔDW為剖分面的定位誤差;最小直徑尺寸為 φ9.986mm。

式中:δD為工件孔的直徑公差;δd為定位銷的直徑公差;Δmin/2為孔和銷的最小保證間隙。

根據(jù)以上的計算可以得出部分剖面的定位誤差如下:

撥叉加工公差T=0.05mm，根據(jù)要求，定位誤差不能超過工件加工公差的1/5，計算所得定位誤差ΔDW=0.008mm，在要求范圍內(nèi)，因此文中設計的定位方案完全可以滿足工件加工要求。定位誤差示意圖如圖6所示。

圖6 定位誤差示意圖

5 夾具設計

根據(jù)以上分析及撥叉的結構特點，在遵循合理安排前序加工，正確使用定位原則，夾具設計裝夾方便、精度穩(wěn)定的前提下［3］，所設計夾具示意圖如圖7和圖8所示。

圖7 夾具設計示意圖1

圖8 夾具設計示意圖2

示意圖中的虛線部分為被加工零件CKA6136－20105撥叉，圖7為以C面為側面定位基準，加工 φ10H7孔的裝夾方式，圖 8為以φ10H7插入菱形定位銷中加工φ8H7和φ22H7孔的裝夾方式。為利于排屑，在零件孔加工處的墊鐵和夾具體處開有排屑槽(在示意圖中就不一一體現(xiàn)了)［3－5］。夾具中定位元件的材料選擇和熱處理不在此詳解。

6 加工工藝

結合新的定位方案，優(yōu)化后的工藝簡述如下:

1)第一工序。

①立式銑床(X52)毛坯自劃線銑32mm、20mm，各留 0.2mm ～0.3mm 加工量。

②臥式銑床(X62)自劃線銑95mm。

③平面磨床(M7132)磨20mm，兩面磨平。

2)第二工序。

①以C面為基準，將C面靠在菱形定位銷的側面，以菱形定位銷的側面為基準，建立工件坐標系。中心鉆點 φ10H7孔窩，選用 φ9.8鉆頭鉆φ10H7底孔，選用φ10H7鉸刀鉸φ10H7孔成品。第一工序加工形成一定批量后，進入第二工序。

②以φ10H7孔插入菱形定位銷中定位，以菱形定位銷中心線為基準，建立工件坐標系。中心鉆點 φ8H7和 φ22H7孔窩，選用 φ18鉆頭鉆φ22H7底孔透，φ7.8鉆頭鉆 φ8H7底孔透。φ21.5鏜刀鏜 φ22H7底孔透，φ22鏜刀鏜φ22H7孔成品，φ8H7鉸刀鉸φ8H7孔成品。

7 結束語

本文根據(jù)CKA6136－20105撥叉結構特點，設計了一個簡單實用的工裝夾具，優(yōu)化了加工工藝，一方面保證了該零件加工精度，另一方面也解決了CKA6136車床床頭箱裝配時撥叉總成中的楔面銷深度尺寸不合適這一問題，對加工中心進行工藝優(yōu)化有一定的指導作用。但文章所闡述方法針對性強，因而后續(xù)工作將與相關企業(yè)聯(lián)合研究，進一步完善加工中心工藝優(yōu)化的相關理論。

［1］ 唐泳波.磁流變液研究與磁流變?nèi)嵝詩A具結構設計［D］.廣州:廣東工業(yè)大學，2011:33－34.

［2］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2009.

［3］ 吳拓.現(xiàn)代機床夾具設計［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2010.

［4］ 北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005.

［5］ 殷國富.機床夾具設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.