銑削多個零件加工中心專用夾具設計
2018-3-5 來源： 十堰市科技學校 作者：陳慶軍
摘 要：數控加工是工業配件的基礎，隨著我國社會經濟不斷發展，銑削需求與日俱增，提高銑削工作產出成為銑削研究重點。在保持銑削精度情況下提升單次銑削數量成為提升銑削產出的有效方式。本文就銑削零件工藝進行分析，研究一次加工多個的銑削加工夾具。
關鍵詞：銑削；多個零件；加工中心；夾具
1 、加工零件的確定
為研究銑削多個零件加工中心專用夾具，本文選取如圖 1 所示加工零件。
圖 1 零件加工圖
如圖 1 所示，該零件制作需經歷鑄造——數控加工兩個工序。結合圖紙發現其加 工 部 位（8±0.03mm） 為本零件加工重難點，該處精度難以掌控，加工效率低下，因此必須設計專用夾具，提高其精度同時可加工多個零件。
2、加工準備
2.1 選取加工基準
如圖 1 立體圖所示，標示 A、B、C、D 四個面，加工重難點為AB 面之間的加工部位（8±0.03mm），除加工尺寸要求較高外其粗糙度要求為 Ra1.6，為達到加工標準在設計夾具過程中選取基準面時要求其具有較高精度，因此選取 CD 面之間孔位和 D 面作為本次加工基準，在此基準下對零件進行加工。
2.2 選取加工機床、刀具
AB 面之間的加工部位（8±0.03mm，粗糙度要求為 Ra1.6）為達到加工要求選取加工中心或數控銑床。對立式加工中心而言，機床在加工中僅可進行單面銑削，且其對立面會因為加工作業承受較大應力，造成加工誤差，無法達到預期加工精度。且加工時間較長，生產效率低下。臥式加工中心具有可同時銑削多個平行面的優勢，且加工過程平穩，可靠性較高，因此選擇臥式加工中心。結合臥式加工中工作狀況及零件加工要求選擇三面刃銑刀作為加工刀具。
3、零件加工
（1）確定零件毛坯制造形式。零件材料為 HT200。結合零件加工方式及受理情況，零件加工過程中會出現較大載荷或沖擊力，因此選擇抗沖擊較大的鍛件，降低金屬纖維在加工中的損傷，保證零件工作可靠性。基于零件需求量較大，需實現大批量加工生產，且該零件尺寸較小，因此選用砂型鑄造方式，該種鑄造方式不僅可降低生產成本，還可提高零件性能，能保證生產率及加工質量。
（2）確定加工基面。加工基準可分為粗基準和精基準。粗基準選擇如下：進行 A 面加工時將 D 面作為加工粗基準，將 B 面作為輔助加工基準面。進行 B 面加工時將 C 面作為粗基準，將 A 面作為輔助基準。細基準面選擇如下：以 A、B 面作為精加工面時 C、D 面為基準。
（3）工藝流程。工藝流程是加工零件質量的根本保證，制定工藝流程時應保證零件尺寸、精度等均達到預期目標，在保證加工質量的同時提升產能。對于大批量生產零件可制作專用夾具，實現工序集中生產。根據此標準制定該零件加工工藝為：鑄造——清砂——熱處理——涂刷——銑削 C、D 面——銑削 A、B 面。
4、杠桿臂夾具設計
本工程夾具包含部分分別為：定位元件、夾具主體、連接元件、對刀裝置與導向裝置、夾緊元件，再加上其他元件。從工作特性上來看定位元件、夾緊元件、對刀裝置與導向裝置是本次治具設計重點。本夾具設計前提是不影響加工精度，在保證加工質量基礎上提高其產出。
4.1 設計定位方案
結合該零件結構及需求，在保證加工質量的基礎上設計如圖 2 所示設計圖。
圖 2 定位元件設計圖
結合上圖定位元件設計圖分析夾具本身定位：夾具體底板出鏈接有 T 形塊，通過該結構該結構可連接至機床導軌，并通過夾具元件地板上的 U 型槽對夾具體進行定位。對工件在 XY 方向上的定位：由圖可知 C、D 面之間存在 ψ28 的孔，通過該孔裝夾階梯定位銷即可實現對工件在 XY方向的定位。如圖 2 所示定位銷與夾具支撐件孔有效配合，配合過程中應有些許過盈配合，防止零件加工完成后取件導致定位銷掉落。ψ28 的孔定位后即限定工件 XY 方向移動及轉動自由度，Y方向移動自由度也被限制。Y 方向轉動自由度限定：在對工件在 XY方向上的定位時已經對，Y 方向移動自由度進行限制，因此只需對其轉動方向進行限定即可。在工件量測加入形狀為倒梯形的加班，并對浮動壓塊兩邊施加力實現 Y 軸轉動自由度。定位誤差分析：加工元件孔 ψ28H8 設定其上偏差為 0.02mm，ψ28h7 下偏差為 -0.01mm，基準位移誤差為 ΔY=0.015mm，這些數據滿足設計要求。由于設計基準與定位基準重合，因此基準部分基準不重合誤差為 0。
4.2 夾緊方案
本夾具設計目標是不影響加工精度，在保證加工質量基礎上提高其產出。針對本加工零件尺寸設計同時加工數量為 6 個，因此如何保證同時加工 6 個且不影響加工質量便成為研究重點。夾裝方式為 X 方向量測螺桿連接螺旋式壓板，并在 6 個零件之間添加多個壓片提高零件夾緊度。在螺桿一側開一導軌槽，通過限位銷定避免螺桿夾緊過程中出現力一邊倒情況。另外為保證零件受力均勻在零件之間添加平衡桿，從而提高理的平衡，保證加工質量。
對同時加工 6 個零件 Y 方向夾緊時，采用旋轉壓塊來實現。結構為滑柱 + 液性塑料。
4.3 夾具工作原理
定位原理：工件以孔及 C 面定位于定位銷 2，在設計中定位銷與孔位過渡配合。編號 7 螺母與壓板 5 通過滑柱 3 夾緊，中間為液性塑料。螺桿 4 與壓板 5 通過壓片和 6 個待加工零件向支承塊 8 壓緊。夾具工作原理：加工零件是，螺母 7 會松開，之后旋轉壓塊 6 及滑柱 3 會張開，此時將零件放置于定位銷 2，通過壓板、螺母、滑柱等部件配合將 6 個零件固定夾緊。裝件完畢后裝刀對刀即可開始加工零件。
5、結束語
當前銑削夾具設計在是不影響加工精度，保證加工質量基礎上提高其產出。夾具設計中注重夾緊方案及加工方案，為加工中心高質高量生產奠定基礎。
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