王立華

摘 要：數(shù)控夾具設(shè)計(jì)及加工的基本原則是要保證產(chǎn)品質(zhì)量、工作效率、人身及設(shè)備的安全，以及整個(gè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果。為了保證上述四個(gè)方面，通常要考慮下面一些要求：夾具的專用性和復(fù)雜程度要與工件生產(chǎn)批量相適應(yīng)。在小批生產(chǎn)中，則應(yīng)考慮盡量采用較簡(jiǎn)單的夾具機(jī)構(gòu)。夾具應(yīng)滿足零件設(shè)計(jì)圖紙及加工工序?qū)庸ぞ鹊囊?。在滿足加工精度、效率等要求前提下，應(yīng)力求夾具結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，以提高夾具制造工藝性。夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意防塵防屑，要有必要的潤(rùn)滑系統(tǒng)，以保證機(jī)構(gòu)的使用壽命。應(yīng)盡量降低夾具的制造成本，在不降低性能的前提下可采用廉價(jià)的代用材料。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件，使夾具元件規(guī)格化、典型化，并使整個(gè)夾具組合化，以縮短夾具制造周期，降低成本。夾具的操作要方便，安全。以上要求有時(shí)相互矛盾，在設(shè)計(jì)夾具過程中要全面考慮，使之達(dá)到最佳綜合效果。

關(guān)鍵詞：基準(zhǔn)面；薄壁件；鏜孔

1 夾具的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備

分析零件圖形。（1）需要加工的零件如下圖，零件為常見的軸承襯套。（2）分析零件的需設(shè)計(jì)夾具的工序，本工序要求銑外形Φ78X3-R6X3-R10及加工3-Φ20如圖，半成品件為加工好的內(nèi)外徑，加工好3-Φ7孔，加工余量不大。使用機(jī)床為立式加工中心。（3）所使用的刀具為專用刀具。

1.2 夾具的總體設(shè)計(jì)

1.2.1 定位方案的的選擇。從分析工序圖可知，被加工面的是主要的位置要求是3-Φ20孔與基準(zhǔn)位置度Φ0.1。從保證這項(xiàng)加工要求出發(fā)，選取第一定位基準(zhǔn)有二種方案：選用平面C或選用平面A。以平面C為第一定位基準(zhǔn)消除三個(gè)不定度的最大優(yōu)點(diǎn)是可以獲得最大的支撐面積，使定位穩(wěn)定。因?yàn)槠矫鍯是工件上的一個(gè)最大平面。選用平面C為定位基準(zhǔn)的一個(gè)缺點(diǎn)是不符合基準(zhǔn)重合原則（尺寸1.3的起始面為A面）。當(dāng)然，若在前面平面加工中能保證平面C與平面A之間（工序基準(zhǔn)）達(dá)到較高的位置要求，則也不必一定追求基準(zhǔn)重合。以C為定位面，消除X、Y旋轉(zhuǎn)及Z向移動(dòng)了三個(gè)不定度。以平面A作為第一定位基準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是符合基準(zhǔn)重合原則。其不足之處是支撐面積較小，定位不穩(wěn)定。對(duì)于第二和第三定位基準(zhǔn)問題，也有兩種方案可供比較。一種方案是以內(nèi)孔為第二定位基準(zhǔn)，這樣不符合基準(zhǔn)重合。另一種方案是以外徑Φ74定位。消除X、Y移動(dòng)兩個(gè)不定度。以未加工的R6毛坯面為第三定位基準(zhǔn)，這樣定位不可靠，另一種方案是為Φ7為第三定位基準(zhǔn)用菱形銷或插棒定位，消除Z向旋轉(zhuǎn)一個(gè)不定度。

1.2.2 對(duì)定方案的確定。為了使夾具與機(jī)床保證正確位置，夾具體應(yīng)設(shè)計(jì)出拉直找正基面，中心則找正夾具定位止口。

1.2.3 夾緊方案的選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。夾緊裝置的結(jié)構(gòu)與空間位置的選擇取決于工件形狀，工件在加工中受力情況，以及對(duì)夾具的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等方面要求，其復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。夾緊力的方向應(yīng)作用在定位支承上。夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)考慮工件上的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選在剛度較高的部位。因此，應(yīng)當(dāng)以作用在與C面相連的部位為宜，這樣可以避免工件變形而影響加工精度。由于生產(chǎn)規(guī)模屬于小批量生產(chǎn)，工件尺寸小，夾緊機(jī)構(gòu)不宜太龐大，所以選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。同時(shí)考慮到操作迅速和便于裝卸工件，采用了移動(dòng)壓板。為了便于加工內(nèi)形及外形采取倒換壓板。

1.2.4 設(shè)計(jì)夾具體，形成夾具總圖。夾具體應(yīng)能保證夾具的整體剛度和強(qiáng)度，在此前提下，要盡量減輕重量。通過夾具體將定位元件、對(duì)刀元件及夾緊裝置聯(lián)系成一個(gè)整體。夾具體還用于保證夾具相對(duì)于機(jī)床的正確位置。夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和制造精度，為了提高夾具的制造工藝性，夾具體很少做成整體的，而是分成底座、立柱等零件，它們之間用螺釘和銷釘進(jìn)行連接和定位。

1.2.5 確定夾具的主要尺寸、公差和技術(shù)要求。如圖為夾具設(shè)計(jì)總圖

1.3 夾具零件的設(shè)計(jì)

1.3.1 關(guān)鍵件材料的選擇。因?yàn)槭菃渭∨a(chǎn)，對(duì)于夾具中的定位元件及底板均采用中碳鋼45#鋼，熱處理硬度為HRC33-38。定位面及定位止口的精度平行垂直0.01，表面粗糙度為0.8。

1.3.2 防護(hù)措施。為了防止夾傷零件，不宜使剛性壓板直接與零件接觸，防止壓傷零件，通常使在接觸面上焊一銅層，采用銑削方式使其表面粗糙度Ra在1.6以下。

2 夾具的加工

2.1 零件加工方案

2.1.1 內(nèi)磨磨削定位止口。（1）首先將工件兩平面在平面磨床上磨平行0.01內(nèi)后，裝夾在主軸的卡盤內(nèi)，或用磁力吸盤吸住，然后以內(nèi)圓柱及端面為基準(zhǔn)找正后，緊固各卡爪。（2）經(jīng)過調(diào)整后，砂輪作橫向進(jìn)給，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給，進(jìn)行試磨，試磨時(shí)進(jìn)給量要小，待工件磨圓后，檢查圓度正確與否。如有誤差應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，再試磨，直到圓度符合技術(shù)要求為止，然后再正式磨削內(nèi)孔即可。（3）為防止變形，粗精磨分開進(jìn)行，粗磨后重新校正，然后精磨。每磨削一會(huì)兒，就停車用冷卻水在外部冷卻，后繼續(xù)磨削。（4）測(cè)量時(shí)用內(nèi)徑勾子表測(cè)量，用塊規(guī)為測(cè)量對(duì)表件。

2.2.2 角向孔的加工。首先拉直B基準(zhǔn)面，找正內(nèi)圓中心，旋轉(zhuǎn)主軸使千分表在內(nèi)圓面Φ74上沿周旋轉(zhuǎn)，調(diào)整主軸位置，直到千分表在整個(gè)旋轉(zhuǎn)圓周上的讀數(shù)都是一樣為止，此時(shí)，主軸中心軸線便通過中心。然后按坐標(biāo)尺寸移動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，使主軸中心軸線到達(dá)Φ6+0.012孔的位置，即鏜孔位置。孔鏜合格后，用內(nèi)徑表量?jī)?nèi)徑大小，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上檢驗(yàn)位置度。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)夾具時(shí)，不但要滿足夾具的使用性能，而且還要考慮夾具零件的結(jié)構(gòu)工藝性。為了獲行良好的工藝性，設(shè)計(jì)夾具零件時(shí)，應(yīng)注意如下幾項(xiàng)原則：（1）便于安裝。即便于準(zhǔn)確地定位、可靠地夾緊。例如，增加工藝凸臺(tái)，增設(shè)裝夾凸緣或裝夾孔，改變結(jié)構(gòu)或增加輔助安裝面。（2）便于加工和測(cè)量。例如，刀具的引進(jìn)和退出要方便，盡量避免箱體內(nèi)的加工面，凸緣上的孔要留出足夠的加工空間。盡可能避免彎曲的孔，必要時(shí)留出足夠的退刀槽、空刀槽或越程槽。（3）利于保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。例如，有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安裝中加工。同類結(jié)構(gòu)要素應(yīng)盡量統(tǒng)一。（4）提高標(biāo)準(zhǔn)化程度。例如，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)能使用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。（5）合理地規(guī)定表面的精度等級(jí)和粗糙度的數(shù)值。（6）既要結(jié)合本單位的具體加工條件，以要考慮與先進(jìn)的加工方法相適應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王志平.磨工[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

[2]機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980.