蔡凱武

摘 要：根據(jù)凸輪軸承蓋產(chǎn)品大批量加工的需求，按批量的凸輪軸承蓋產(chǎn)品的要求設(shè)計(jì)一套工裝夾具，凸輪軸承蓋夾具放在數(shù)控銑床上（或CNC）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工，能有效地減少工件的裝夾，降低生產(chǎn)的成本，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，使大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品可以達(dá)到穩(wěn)定、高效、方便、經(jīng)濟(jì)等明顯的效果。

關(guān)鍵詞：夾具 凸輪軸承蓋 數(shù)控銑床

中圖分類號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0078-02

1 銑床夾具定位基本原則

在產(chǎn)品的加工過程中，特別是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行批量加工時(shí)使用工裝夾具，能有效地提高生產(chǎn)效率，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。零件加工通常使用通用夾具平口虎鉗、V型塊、分度盤等一般都能滿足要求。對(duì)于一般的通用夾具不能滿足的，或是批量的產(chǎn)品，有單一的工序需用到專用的夾具，考慮到生產(chǎn)成本，或是根據(jù)客戶的需求而設(shè)計(jì)一套加工產(chǎn)品的工裝夾具，從而達(dá)到生產(chǎn)的要求。

在加工零件或產(chǎn)品時(shí)，夾具必須保證產(chǎn)品或零件的定位準(zhǔn)確、定位精度滿足圖紙上的技術(shù)要求，裝夾工件方便、快捷、安全。這里就應(yīng)用到六點(diǎn)定位原理，所謂六點(diǎn)定位原理就是：它能沿X、Y、Z3個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)，也可繞3個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，稱之為工件具有6個(gè)自由度。零件定位一般以加工過的平面或是孔作為定位方式；零件定位一般不能出現(xiàn)欠定位，所謂欠定位是工件在夾具中定位，如果根據(jù)加工要求應(yīng)該消除的自由度未被支承點(diǎn)限制時(shí)，稱為欠定位。欠定位是不能保證加工精度要求的，設(shè)計(jì)夾具時(shí)是不允許的，但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，在工件批量不大時(shí)，有少數(shù)特殊形式的夾具，個(gè)別自由度是通過找正或用“假銷”等元件限制的（加工時(shí)已取開），因此，不要從形式上誤判成欠定位；重復(fù)定位是工件在夾具中定位，如果工件上有某一自由度被兩個(gè)支承點(diǎn)或多個(gè)支承點(diǎn)所重復(fù)限制時(shí)，這種定位方式稱為重復(fù)定位；重復(fù)定位可能增加同批工件在夾具中位置的不一致性，使定位不穩(wěn)定，影響定位精度，還可能阻礙工件順利安裝，使工件或定位元件受力后產(chǎn)生加工要求不允許的變形。

2 夾具設(shè)計(jì)要求

在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工裝夾具安裝調(diào)試后裝在機(jī)床上，加工產(chǎn)品或零件時(shí)只需把零件或產(chǎn)品放到夾具上，就可滿足工件的技術(shù)要求，有效地減少每個(gè)零件的校正、夾緊，減少人工操作，提高效率。專用夾具一般只能滿足單一的工序。數(shù)控加工機(jī)床比一般的普通機(jī)床要占較大的優(yōu)勢(shì)：加工零件只需把程序輸入（重復(fù)使用）后，有效地減少人工操作；即可批量生產(chǎn)，有效地保證產(chǎn)品或零件的加工精度。對(duì)單一的零件也很方便快捷，只需把零件裝夾到夾具上，即可達(dá)到零件的要求（如圖1零件圖）。

3 工藝分析

如圖1所示，凸輪軸承蓋在數(shù)控銑床上對(duì)產(chǎn)品的上表面和兩個(gè)小孔進(jìn)行加工。因?yàn)橐笈可a(chǎn)，同時(shí)保證產(chǎn)品平面度和兩孔的位置準(zhǔn)確，達(dá)到圖紙上的要求。而且為能有效地減少工件的裝夾時(shí)間，提高效率，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)一套專用夾具，可以方便、快捷、高效地完成零件的加工并保證零件的加工精度，符合圖紙上的技術(shù)要求。

夾具定位方式的選擇：工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)表面與夾具的定位元件的工作表面接觸或配合來實(shí)現(xiàn)的。工件上被選作定位基準(zhǔn)的表面常有平面、圓柱面、圓錐面和其他成形面及它們的組合，定位方法和定位元件的具體結(jié)構(gòu)應(yīng)與之相適應(yīng)。凸輪軸承蓋以粗基準(zhǔn)平面定位，即鑄造后經(jīng)清理的毛坯平面。其表面比較粗糙，且有較大的平面度誤差。但根據(jù)此零件的情況，只考慮平面度和孔位的要求符合圖紙，所以取工件的外形定位即可滿足技術(shù)要求。

4 夾具的結(jié)構(gòu)及其工作原理

這套夾具采用氣壓壓緊，夾具零件由夾具體、支承固定塊等元件組合。氣動(dòng)元件由氣缸、手轉(zhuǎn)閥、管接頭、氣管組成。夾具組合完后放到相應(yīng)的機(jī)床上，通上氣源，即可發(fā)揮夾具的功能。夾具的裝配圖如圖2所示。

夾具的工作原理：原始狀態(tài)下夾具的夾緊部分是松開的。首先把夾具放在機(jī)床的工作臺(tái)上安裝、校正。夾具安裝調(diào)試好后，把產(chǎn)品放到夾具上，檢查產(chǎn)品放平，放到正確位置后按下手轉(zhuǎn)閥，通上氣夾緊產(chǎn)品，然后再檢查一下產(chǎn)品有沒有夾平、夾穩(wěn)，最后在機(jī)床上加工產(chǎn)品的平面和兩個(gè)小孔。

加工時(shí)，先用直徑80cm的平銑刀對(duì)凸輪軸承蓋進(jìn)行上表面加工，來回兩次，一次是粗加工，一次是精加工。再用直徑6cm的鉆刀鉆孔，完成孔的加工。一次裝夾12個(gè)零件，有效提高生產(chǎn)效率、降低成本、節(jié)省時(shí)間。

5 夾具定位的誤差分析

對(duì)于工作時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的工件，但無精度要求的部分，如夾緊機(jī)構(gòu)為鉸鏈連接，則可以選用H9/d9～H11/c11的配合。加工方法誤差存在很大的偶然性，很難精確地計(jì)算，通常這項(xiàng)誤差可按機(jī)床精度，取δk/3作為估算的范圍。凸輪軸承加工的孔的尺寸Φ6±0.1mm，凸輪軸承上表面加工的平行度公差為0.1mm，標(biāo)注與加工工件尺寸53±0.12有關(guān)的尺寸（δk1=0.4），標(biāo)注與工件加工表面平行度，即加工零件上表面相對(duì)支撐塊基面的平行度公差。尺寸公差的校核（δk1=0.4）如下：ΔD=（0.12+0.1）mm=0.22mm，ΔT=0.02mm，ΔA=0，設(shè)ΔG=0.02mm根據(jù)夾具的精度公差公式得，故夾具的尺寸公差設(shè)計(jì)合理，校核位置公差（），（支撐塊的長(zhǎng)度是400mm），根據(jù)夾具的精度公差公式得，故此項(xiàng)設(shè)計(jì)也合理。

6 夾具設(shè)計(jì)制造的要點(diǎn)

夾具的定位分析，兩個(gè)定位平鍵保證夾具在機(jī)床上定位精度，杠桿圓弧面與工件圓弧面吻合，起到定向定位壓緊的作用。為了考慮成本方面，夾具體的設(shè)計(jì)不能太復(fù)雜，夾具體由45號(hào)鋼焊接而成。焊接后去應(yīng)力回火，發(fā)黑（防銹）精加工。壓塊固定塊材料為：Cr12MoV，技術(shù)要求需要對(duì)其做發(fā)黑處理（防銹），熱處理HRC50-55。杠桿采用45號(hào)鋼制造，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理HRC24-28，發(fā)黑處理。

氣缸、手轉(zhuǎn)閥、管接頭、氣管都屬于標(biāo)準(zhǔn)件，外購(gòu)即可。安裝調(diào)試對(duì)夾具要求比較高，組合后必須符合圖紙上的要求，不然產(chǎn)品加工精度就達(dá)不到，氣壓壓力在0.5～0.7MPa。

7 夾具特點(diǎn)

對(duì)成批零件進(jìn)行批量加工，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本；可以進(jìn)行較大進(jìn)給量的銑削及鉆孔等加工，工件裝夾穩(wěn)定，保證了加工時(shí)的加工精度；對(duì)保證產(chǎn)品的精度、加工要求能得到確切的保證；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制作，實(shí)際操作方便.安全。該夾具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位精度高、夾緊可靠安全、工件裝夾方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，降低了企業(yè)生產(chǎn)的成本，極大地提高了加工速度、生產(chǎn)效率，保證了加工精度符合圖技術(shù)要求等。

參考文獻(xiàn)

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