練冬蘭

[摘 要] 以在數(shù)控銑床上加工中國象棋的夾具設(shè)計為例，探討了如何選擇最合理的夾具設(shè)計方案，保證被加工零件的精度以及工件在加工過程中定位的可靠和準(zhǔn)確，使工件在夾緊力的作用下變形最小，真正發(fā)揮夾具在數(shù)控銑床加工中的作用。

[關(guān) 鍵 詞] 數(shù)控銑床；夾具；設(shè)計

[中圖分類號] G718.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）05-0037-01

本人從2010年開始講授《數(shù)控銑削編程與加工技術(shù)》課程，所任教的班級是數(shù)控、模具專業(yè)的學(xué)生，他們是第三學(xué)期學(xué)習(xí)本課程的，此前已經(jīng)學(xué)習(xí)了《數(shù)控車削編程與加工技術(shù)》課程，掌握了數(shù)控車床的操作技能。在多年的教學(xué)中，我覺得興趣是最好的老師，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我會在教學(xué)過程中讓學(xué)生通過加工工藝品來學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識技能，其中一個內(nèi)容就是讓學(xué)生加工中國象棋。

在加工實訓(xùn)過程中，我們設(shè)計的中國象棋正面是象棋中的“將”“帥”“馬”等文字，背面則是加工者自己的名字或者名字中有代表性的一個字，這樣加工出來的工藝品，學(xué)生有成就感，學(xué)習(xí)有動力。

在我校的數(shù)控加工實訓(xùn)設(shè)備中，有數(shù)控車床CJK6140A（配備四爪卡盤）和數(shù)控銑床XK714（配備QH-160機(jī)用平口鉗），實訓(xùn)材料為50×800 mm的鋁棒。為此，制訂中國象棋的加工方案如下：

首先在數(shù)控車床上加工出象棋的成型毛坯，切斷時留下0.3 mm余量。然后在數(shù)控銑床上加工象棋中的字：先用面銑刀去除余量，再用合適刀具在工件上加工出象棋正、背面的文字。

中國象棋的數(shù)控加工，在數(shù)控車床上的加工內(nèi)容不成問題，但在數(shù)控銑床上的加工內(nèi)容，工件的裝夾則是一個值得探討的問題。

中國象棋的外形為圓弧形，如果直接用機(jī)用平口鉗裝夾數(shù)控車床加工出來的成型毛坯，或用三爪卡盤裝夾加工成型毛坯，必定會夾傷工件，因接觸的面積只是圓弧的最高點(diǎn)，所有的夾緊力都集中在那里，裝夾剛性達(dá)不到加工要求，受力過大，工件容易滑動，影響加工質(zhì)量。為此，必須解決工件的裝夾問題。

1.考慮到裝夾剛性要求，必須利用夾具與工件采用面接觸夾緊的方法來保證。因為中國象棋的外形為圓弧形，夾具與工件接觸部分的形狀也應(yīng)該設(shè)計成圓弧形。

2.為實現(xiàn)裝夾目的，夾具應(yīng)該分成兩部分，一部分固定，另一部分可以移動。為此，具有圓弧形接觸面的夾具應(yīng)該分成前、后兩部分，但兩部分夾具的圓弧形接觸面應(yīng)該同心且尺寸一致，這就要求這兩部分夾具要在同一加工中完成后再分割開來?？梢苑指畛汕?、后夾板。

3.考慮到加工過程中便于對刀操作，加上數(shù)控銑床配套有QH-160機(jī)用平口鉗，所以夾具外形設(shè)計成矩形，便于裝夾和對刀。

4.考慮到夾具分成前、后夾板，前夾板可以移動，后夾板需要固定，所以設(shè)計一塊底板，具有導(dǎo)向槽，便于前夾板移動。同時，后夾板通過沉頭螺栓與底板連接固定。另外，為了便于清理加工出來的廢料，底板底部要開有半圓槽，同時，為了定位和裝夾的方便，半圓槽尺寸應(yīng)該比中國象棋的最大外形尺寸略?。ㄖ睆叫?0 mm）。

5.考慮到工件裝夾后，需要先去除數(shù)控車削切斷時留下的余量，前、后夾板的高度應(yīng)該略小于中國象棋的高度（高度小2 mm）。

6.為了保證裝夾到位，前、后夾板裝夾工件后，應(yīng)該直接與機(jī)用平口鉗接觸，為此，裝夾后前、后夾板的尺寸應(yīng)該大于底板尺寸10mm左右。

7.考慮到QH-160機(jī)用平口鉗的鉗口寬度為160 mm，中國象棋的最大外形尺寸為52 mm，同時，學(xué)校的數(shù)控銑床實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量有限，為提高加工效率，本夾具設(shè)計成一次可裝夾兩件工件。

前、后夾板中圓弧形部分一塊加工，在數(shù)控車床上采用四爪卡盤裝夾加工，加工完畢再切割成前、后兩部分，中間切割寬度為10 mm。后夾板采用3顆沉頭螺栓M8與底板連接。

本夾具因為內(nèi)孔尺寸及形狀與中國象棋的圓弧形外形及尺寸是一致的，充分保證了中心基準(zhǔn)的定位問題，同時，由于夾具的定位是靠兩塊與象棋圓弧外形及尺寸一致的鋼板來鎖緊象棋成型毛坯的，整體配合性、剛性好，對工件加工質(zhì)量有保證。

當(dāng)然，本夾具必須通過機(jī)用平口鉗來裝夾在數(shù)控銑床上才能加工工件，同時，夾具的設(shè)計只是針對象棋唯一外形及尺寸的，應(yīng)用范圍有限，而且，夾具每次裝夾加工時，均需要重新對刀，二次裝夾中心基準(zhǔn)定位難以保證一致。但因為是用于學(xué)生實訓(xùn)操作的，而對刀也是學(xué)生實訓(xùn)的內(nèi)容，所以，本夾具足以滿足教學(xué)需要。

總之，數(shù)控加工中夾具的選用和設(shè)計是工件的夾裝和定位加工工藝中不可缺少的環(huán)節(jié)，選擇正確的夾具會給自己的加工減少很多不必要的問題，比如說減少誤差、減少加工變形和刀具上的組件發(fā)生碰撞等等。其實在加工過程中也碰到很多問題，該夾具設(shè)計中的疏忽和缺陷在所難免，依然存在許多漏洞和不足之處，因此，在以后還需對該夾具進(jìn)行必要的修補(bǔ)和完善工作。

參考文獻(xiàn)

[1]劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具[M].北京：機(jī)械工藝出版社，2001.

[2]楊偉群.數(shù)控銑工[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2012.