周長寶

（安策閥門（太倉）有限公司，江蘇 太倉215400）

0 引 言

傳統(tǒng)的多件銑削夾緊工裝，多數(shù)采用V形塊的方式。適用于解決圓柱狀的工件。對于旋塞閥中的圓錐形狀旋塞（如圖1），傳統(tǒng)的多件銑工裝很難進(jìn)行多件裝夾。對于旋塞閥中的旋塞桿的結(jié)構(gòu)特點是：旋塞帶有2°錐面，在銑削L尺寸扁頭時，需要夾緊2°錐面。在三爪夾盤夾緊過程中需要反復(fù)調(diào)整同軸度、水平度。同時被加工扁頭部分要求與旋塞流道方向平行，這就要求每加工一個工件都要在裝夾過程中反復(fù)調(diào)整角度，浪費大量時間，而且很難保證扁頭部分與旋塞流道方向高度一致。因此，本文提出了專門針對于旋塞閥中旋塞桿頭部的扁頭部分，實現(xiàn)多個工件裝夾，一次銑削的夾緊工裝。

圖1 旋塞桿零件圖

1 工裝設(shè)計

針對上面提到的技術(shù)難題，本文提出了專門針對于旋塞閥中旋塞桿頭部的扁頭部分，多工件裝夾，一次銑削的夾緊工裝。

圖2 多件銑夾具

1.1 定位設(shè)計

由于被加工扁頭要求與流道的方向一致，因此利用旋塞桿流道的水平位置進(jìn)行工件的定位。采用定位塊3插入2個旋塞流道中。從而保證旋塞流道水平放置。由于旋塞的流道口有2°的角度，因此在設(shè)計定位塊的時候，要保證定位塊要有2°的傾斜角度（如圖3），確保當(dāng)旋塞與定位塊配合后旋塞方向是水平的。

圖3 定位塊

1.2 預(yù)緊設(shè)計

1.2.1 水平預(yù)緊

通過水平預(yù)緊螺栓5、預(yù)緊螺母8及U形插銷9、10完成工件的水平預(yù)緊，如圖2所示。由于旋塞是圓錐面，因此U形插銷要設(shè)計帶有2°傾斜角度的斜面，以配合旋塞的2°圓錐面（如圖4），保證U形插銷可以完全貼合工件。同時可采用球面墊圈安裝在擰緊螺栓下面，這樣可以有效微調(diào)傾斜角度，保證完全貼合。

圖4 U形插銷

圖5 壓板

1.2.2 垂直預(yù)緊

通過壓板6、垂直預(yù)緊螺栓7完成對工件的垂直方向壓緊。由于旋塞是圓錐面，因此壓板要設(shè)計為帶有2°傾斜角度的斜面，以配合旋塞的2°圓錐面（如圖5），保證U形插銷可以完全貼合工件。同時可采用球面墊圈安裝在擰緊螺栓下面，這樣可以有效微調(diào)傾斜角度，保證完全貼合。

1.3 減重設(shè)計

夾具過重會給機加工人帶來較大的工作負(fù)荷，夾具輕便則便于搬運并輕松地固定在機床工作臺上。因此在保證強度的基礎(chǔ)上，對底板1、支撐板2所有受力部位進(jìn)行了鏤空設(shè)計，最大限度地降低夾具的整體質(zhì)量。

1.4 通用性設(shè)計

工裝的設(shè)計具有一定的通用性，不僅可以裝夾一種規(guī)格的旋塞，還可以裝夾其他規(guī)格和尺寸的旋塞，只需將定位塊的寬度設(shè)計為滿足于不同旋塞流道口大小的尺寸即可。通過更換定位塊，可以實現(xiàn)其他規(guī)格旋塞的機加工。對于某一個企業(yè)來說，旋塞的錐度一般是固定值，不同規(guī)格的旋塞都會選擇同一個角度的錐度，因為錐度沒有變化，所以對于夾具的其他夾緊部件角度不需要變化。

2 操作性

只需要2個操作步驟即可實現(xiàn)2個旋塞的夾緊和定位，使得工件進(jìn)入待加工狀態(tài)，不需要繁瑣的定位找正的過程。

松開水平預(yù)緊螺栓5，工件兩側(cè)的U形插銷可拿下，松開垂直預(yù)緊螺栓7，壓板可旋轉(zhuǎn)90°。兩個旋塞可以順利安裝在定位板上。然后放上插銷擰緊水平預(yù)緊螺栓，同時壓板轉(zhuǎn)回90°壓在工件上，擰緊垂直預(yù)緊螺栓。兩個工件即裝夾完畢。水平預(yù)緊和垂直預(yù)緊螺栓設(shè)計為同一規(guī)格尺寸。只需要持有一個規(guī)格的轉(zhuǎn)矩扳手既可以完成兩個方向上螺栓的預(yù)緊操作。其他兩個工件采用相同的操作方法完成裝夾。

3 強度計算

夾緊力的大小對工件安裝的可靠性及工件和夾具的變形都有很大影響。因此，夾緊力的方向、作用點確定之后，必須合理確定夾緊力的大小。夾緊力不足會使工件在切削過程中產(chǎn)生位移，并容易引起振動，甚至造成工件移動或飛出。夾緊力過大又會造成工件或夾具不應(yīng)有的變形或表面損傷，造成工件報廢等。

3.1 夾緊力計算

在生產(chǎn)實際中，很少采用計算方法確定夾緊力大小，因此只做粗略估算，以主切削力為依據(jù)與夾緊力建立平衡方程式，解此方程來求夾緊力大小。同時，在加工過程中，由于工件材質(zhì)不均勻、刀具磨損等因素影響，切削力是變化的，再考慮到工件實際加工中還會受到慣性力和工件的自重等外力作用，因此，對按靜力平衡求得的夾緊力大小必須乘以安全系數(shù)加以修正，然后作為實際所需要的夾緊力數(shù)值。計算示例，以工件材料采用不銹鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金，銑刀采用圓柱銑刀，銑削加工的方式為例。主切削力計算過程為9.81×50×40.86×0.150.74×1000.86×0.7537=15700 N；Fx=（1.1～1.2）F=1.2×F=15700×1.2=18840 N；Fz=（0.2～0.3）F=0.3F=15700×0.3=4710 N。式中：ap為背吃刀量，mm；f為進(jìn)給量，mm/r；Vc為切削速度，m/min；KFC為修正系數(shù)；xfc、yfc、nfc為系數(shù)。

圖6 銑削受力圖

3.2 螺栓提供的力

水平方向與垂直方向預(yù)緊螺栓規(guī)格為M12×1.5，螺栓最大可提供的力計算過程為：Fsi=n·Csi/[Pas/(2π)+0.15Rmoy_f+0.15Rmoy_a]=130000÷［1.5/（2π）+0.15×5.51+0.15×7.5］=63023.77 N；Rmoy_a=（D+L）/4。式中：Fsi為螺栓最大可提供的力，N；n為螺栓數(shù)量；Csi為螺栓可提供最大轉(zhuǎn)矩，N·mm；D為螺栓直徑，mm；Pas為螺距，mm；L為螺栓座面直徑，mm；Rmoy_f、Rmoy_a為系數(shù)。

因此，螺栓能夠提供的力Fsi遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銑削過程中產(chǎn)生的水平和垂直兩個方向上的切削力，即：Fsi＞Fx；Fsi＞Fz。

3.3 螺栓選型

通過上面計算可知，選擇M12×1.5的螺栓滿足夾緊力的需求，設(shè)計合理。

4 夾緊工裝的使用效果

利用該工裝可對一組旋塞進(jìn)行加工，顯著提高了生產(chǎn)效率，用流道方向定位扁頭方向，定位極其精準(zhǔn)，減少調(diào)整時間，降低了廢品率，夾具制造工藝簡單，工裝的生產(chǎn)制造對機械加工的精度要求極低，工件生產(chǎn)制造的難度極低。

一次裝夾可以同時加工4個工件，以此工裝作為模塊，可以在工作臺上多放置幾臺，就可實現(xiàn)加工數(shù)量成倍增加。

5 結(jié) 論

旋塞桿的批量夾緊工裝，有效地解決了圓錐面工件的批量加工問題。能夠保證工件的加工精度，提高加工效率，可快速高效地夾緊，縮短了輔助時間，工藝性好，結(jié)構(gòu)簡單、合理，便于加工、裝配及檢修，夾緊操作簡便、安全可靠，維護(hù)方便，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低廉。