黃麗丹

在機(jī)加工批量生產(chǎn)中，為較難裝夾的零件設(shè)計(jì)與制作專(zhuān)用夾具，往往能保證生產(chǎn)質(zhì)量和效率，起到事半功倍的效果。筆者針對(duì)生產(chǎn)中遇到的一個(gè)短軸零件設(shè)計(jì)了一套銑床專(zhuān)用夾具，解決了裝夾難題。

一、短軸零件專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的必要性

如圖1所示為短軸的零件圖及立體圖，材料為鋁，小批量生產(chǎn)，本工序是繼外圓車(chē)削之后在普通銑床上加工工件右邊一個(gè)6mm的徑向孔和一個(gè)寬4mm深12mm的槽。在試加工時(shí)存在以下問(wèn)題：

1.該工件材料為鋁，硬度較低，直接在平口鉗上裝夾容易損傷，需用墊片做保護(hù)，效率低；

2.該工序裝夾時(shí)可用于夾緊的部位只有左邊20mm的外圓柱面，長(zhǎng)度只有5mm，且離加工位置較遠(yuǎn)，夾緊欠穩(wěn)固。

3.所加工的6mm孔的軸線應(yīng)與槽的對(duì)稱(chēng)中心平面互相垂直，用劃線再對(duì)刀加工的方法需進(jìn)行兩次裝夾，較難保證垂直度與效率，對(duì)工人的技術(shù)要求也較高。

綜上所述，該工件本工序用活動(dòng)平口鉗、三爪卡盤(pán)或一般的套筒夾具均難以實(shí)現(xiàn)裝夾，雖為小批量生產(chǎn)，為了保證生產(chǎn)質(zhì)量與效率，應(yīng)設(shè)計(jì)制作一套專(zhuān)用夾具用于生產(chǎn)。

二、短軸零件專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)步驟

1.分析加工要求，探討定位方案

1）孔的軸線到工件大端面的距離為27mm，孔的軸線應(yīng)與工件軸線相交以保證孔壁均勻，為未注公差。為了達(dá)到此要求，理論上應(yīng)選取兩個(gè)V形塊分別定位工件兩端的外圓，但是工件非常小，特別是工件小端外圓12處又有鉆孔和銑槽的加工內(nèi)容，為了不發(fā)生加工干涉，要求此V形塊的尺寸小于4mm，加工難度比較大，可考慮直接用劃線對(duì)刀的方法確定孔的軸線位置。

2）槽的對(duì)稱(chēng)中心平面與孔的軸線互相垂直，為未注公差?？稍O(shè)計(jì)夾具為可移動(dòng)式，且?jiàn)A具的整體為六面體類(lèi)型，在加工好工件的孔后，無(wú)需拆工件，直接把工件與夾具整體翻轉(zhuǎn)90度裝夾再加工槽，可以快速又準(zhǔn)確地達(dá)到要求。

3）槽的對(duì)稱(chēng)中心平面應(yīng)與工件軸線重合以保證槽的兩邊厚度均勻，亦可用劃線對(duì)刀的方法確定槽的位置；槽的深度12mm可通過(guò)操作銑床達(dá)到，寬度4（+0.048/0）mm可由刀具保證。

綜上所述，本工序加工的孔和槽的位置均用劃線對(duì)刀的方法保證，而槽的對(duì)稱(chēng)中心平面與孔的軸線互相垂直則比較難保證，為了提高加工效率和質(zhì)量，降低操作難度，設(shè)計(jì)夾具時(shí)可重點(diǎn)考慮這方面。

2.確定定位基準(zhǔn)與定位方案

由于工件的兩端外圓很短，則選用工件中部的外圓錐面作為定位基準(zhǔn)。定位方案如圖2所示，設(shè)計(jì)思路為：

1）采用圓錐孔定位工件的外圓錐面，限制五個(gè)自由度，并把定位孔對(duì)半分開(kāi)成固定塊與活動(dòng)塊，移動(dòng)活動(dòng)塊可使其與固定塊合并實(shí)現(xiàn)定位，在這兩個(gè)定位塊上與工件加工位置對(duì)應(yīng)之處需開(kāi)槽以預(yù)留加工空間；

2）固定塊與活動(dòng)塊用夾具底座聯(lián)接起來(lái)，夾具底座采用六面體結(jié)構(gòu)且設(shè)計(jì)了臺(tái)階作為夾具在平口鉗上的裝夾位，加工好工件的孔后，可直接把工件與夾具整體翻轉(zhuǎn)90度再次利用臺(tái)階部位作為裝夾位進(jìn)行裝夾再加工工件的槽，解決了兩次裝夾工件較難保證孔與槽的垂直精度問(wèn)題和效率問(wèn)題。

3.確定夾緊方案

如上述定位方案中，利用圓錐孔與圓錐之間的自定心夾緊作用，定位的同時(shí)也夾緊，夾緊方案如圖3所示。

1）固定塊用螺釘固定聯(lián)接在夾具底座左邊的槽里，活動(dòng)塊則與夾具底座下方的導(dǎo)向板用螺釘固定聯(lián)接，但活動(dòng)塊與導(dǎo)向板兩者與夾具底座之間為滑動(dòng)聯(lián)接，在夾具底座中間的槽里可左右滑移而又不會(huì)脫離。為了實(shí)現(xiàn)活動(dòng)塊的滑移，需借助與之用緊定螺釘聯(lián)接的螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)，固定在夾具底座右邊的螺孔板則對(duì)螺桿起到導(dǎo)向作用。螺桿與螺孔板之間的傳動(dòng)螺紋采用雙線螺紋可提高裝卸速度。

2）為防止工件在加工過(guò)程中由于受力而從大端處松脫，采用擋板上的鎖緊螺釘對(duì)工件進(jìn)行軸向鎖緊，且鎖緊螺釘應(yīng)與工件在大端面圓心處接觸。

4.其他元件

a.考慮到工件的定位精度要求為未注公差，精度不算高，且工件生產(chǎn)批量較小，為了降低夾具的加工難度及減少夾具的加工工時(shí)，因此把夾具底座與定位板做成分體式；

b.為便于操作者轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，可在螺桿頭開(kāi)兩個(gè)互相垂直的孔便于穿入加力桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

c.為減少操作者與螺釘頭的磕碰，所有的裝配螺釘均采用內(nèi)六角螺釘，且螺孔的沉孔均比螺釘頭長(zhǎng)度更深0.5～1mm；

d.擋板與固定塊之間的裝配螺釘應(yīng)設(shè)置定位銷(xiāo)，有利于在加工工件時(shí)出現(xiàn)螺釘稍微松動(dòng)情況下仍能正常工作，甚至在夾具維修需拆裝時(shí)，重新裝配后的夾具仍能保證裝配精度，這是螺釘聯(lián)接中裝配精度要求較高時(shí)常用的方法。

三、短軸零件專(zhuān)用夾具的總設(shè)計(jì)方案

1.裝配圖

1）裝配圖：夾具的爆炸圖如圖3所示，裝配圖如圖4所示，其中圖4的零件編號(hào)與圖3的零件編號(hào)表示的零件是一致的，且均為非標(biāo)準(zhǔn)件。

2）裝配過(guò)程：先分別把固定塊、活動(dòng)塊與導(dǎo)向板、夾具螺孔板用螺釘聯(lián)接在夾具底座上，再把擋板聯(lián)接在固定塊上，稍微擰入鎖緊螺釘，然后把螺桿擰入夾具螺孔板再插入活動(dòng)塊右側(cè)面對(duì)應(yīng)的沉孔里，最后把緊定螺釘擰入活動(dòng)塊上方的螺孔以鎖緊螺桿與活動(dòng)塊，使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)活動(dòng)塊左右移動(dòng)。

3）操作說(shuō)明：先旋開(kāi)螺桿帶動(dòng)活動(dòng)塊與固定塊分開(kāi)，把工件放入夾具定位孔中且緊靠檔板，然后旋緊螺桿帶動(dòng)活動(dòng)塊與固定塊合并實(shí)現(xiàn)定位與徑向夾緊，再擰入鎖緊螺釘實(shí)現(xiàn)軸向夾緊，再把夾具與工件整體搬至劃線臺(tái)進(jìn)行劃線，后在銑床平口鉗上裝夾夾具底座的臺(tái)階部分，用鉆頭加工孔；把夾具翻轉(zhuǎn)90度裝夾底座的臺(tái)階部分，換銑刀加工槽。

2.關(guān)鍵零件的零件圖

1）活動(dòng)塊零件圖

如圖5所示為活動(dòng)塊零件圖，其底部與夾具底座的槽的配合采用間隙配合H7/g6，定位錐孔軸線及11孔軸線到底部臺(tái)階部位的距離均要求精度IT7，定位錐孔的表面粗糙度值為1.6μm；所有棱邊倒鈍。

2）夾具底座零件圖

如圖6所示為夾具底座零件圖，為保證活動(dòng)塊在其中間槽移動(dòng)到左極限位置時(shí)能順利地夾緊工件，中間槽的左部應(yīng)比活動(dòng)塊的左極限位置還要左移3mm；為保證底座的底部臺(tái)階裝夾位的兩次裝夾精度，應(yīng)提高四個(gè)裝夾面的表面粗糙度要求和相應(yīng)的垂直及平行度要求至IT7。

3.其余零件加工要求

擋板上的銷(xiāo)孔應(yīng)按鉆擴(kuò)鉸順序使其精度達(dá)到IT6；固定塊、活動(dòng)塊這兩個(gè)零件硬度要求較高，用T8或T12鋼，且需在粗加工后進(jìn)行淬火+低溫回火再進(jìn)行精加工，其余零件均可用45號(hào)鋼；鎖緊螺釘?shù)穆菁y端部應(yīng)磨平且淬硬；所有棱邊倒鈍。

4.配作說(shuō)明

為保證夾具的裝配精度，以下幾個(gè)加工內(nèi)容需進(jìn)行配作：

1）固定塊與活動(dòng)塊的其余內(nèi)容加工好后，需配合夾緊再加工工件的定位孔和開(kāi)槽；

2）檔板與固定塊這兩個(gè)零件的連接螺孔和銷(xiāo)孔的加工需待這兩個(gè)零件其余內(nèi)容加工好后，與夾具底座配合夾緊后再加工螺孔，然后利用螺釘聯(lián)接固定后再加工銷(xiāo)孔及擋板上與鎖緊螺釘?shù)呐浜峡住?/p>

四、結(jié)語(yǔ)

本夾具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單，制造和安裝方便，從設(shè)計(jì)、制造、裝配校驗(yàn)完成以及對(duì)工件試加工成功，整個(gè)過(guò)程只用了一周。（2）工人使用時(shí)操作方便，效率較高，一般的工人平均三分鐘能加工出兩件，每天一臺(tái)機(jī)床出品400件左右。（3）能保證整批零件的質(zhì)量穩(wěn)定，每天300件的全檢結(jié)果中平均有389件合格，合格率為97%。

責(zé)任編輯 朱守鋰