楊 南

（胡寶星職業(yè)技術(shù)學(xué)校，佛山 528325）

1 研究背景

本文內(nèi)容主要包括零件的工藝分析、夾具設(shè)計(jì)和簡要編程加工參數(shù)設(shè)定，并利用CAD三維軟件對(duì)加工軸長平位夾具、短平位夾具和鉆模夾具的總裝圖、各部件的零件進(jìn)行繪制，并將各部件按照設(shè)計(jì)要求出好工程圖。經(jīng)過實(shí)踐，三套夾具設(shè)計(jì)符合產(chǎn)品加工要求，并且夾具制造成本低、生產(chǎn)效率高，完全滿足生產(chǎn)的需要。

夾具的設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)濟(jì)因素是非常重要的一項(xiàng)影響因素，產(chǎn)品批量的多少代表了不同的生產(chǎn)模式，如果產(chǎn)品的量不大，可以考慮簡易的、制造成本低的夾具；如果大批量，則可以通過氣動(dòng)或液壓等獨(dú)立夾緊傳動(dòng)裝置的進(jìn)行夾具生產(chǎn)。本文中的夾具設(shè)計(jì)采用夾具經(jīng)典類型設(shè)計(jì)方案，根據(jù)產(chǎn)品的加工特點(diǎn)，為簡易夾具。

產(chǎn)品加工時(shí)，為使工件的表面能滿足圖紙規(guī)定的尺寸及精度技術(shù)要求，加工前必須將工件裝好夾牢，所以工裝夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件。夾具作為傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中最重要的工藝裝備之一，隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，已成為裝備制造業(yè)必不可少的組成部分。夾具促進(jìn)了現(xiàn)代大批大量生產(chǎn)，降低了加工成本，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也保證了工件生產(chǎn)質(zhì)量能夠滿足高精度要求，并且在縮短加工時(shí)間的基礎(chǔ)上提高了生產(chǎn)率。夾具主要目的是為了快速、安全地安裝工件裝置，通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件（確定刀具與工件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较颍?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等部位組成。

本文根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床裝備條件，設(shè)計(jì)了一款專用工裝夾具，并接到如下生產(chǎn)任務(wù)：生產(chǎn)數(shù)量10000件，屬于小批量生產(chǎn)，交貨時(shí)間15天，生產(chǎn)周期較短，且工種有車、銑、鉆三個(gè)工種，需要工裝夾具進(jìn)行裝夾加工，必須提高生產(chǎn)效率。產(chǎn)品如圖1所示：

2 工藝分析

2.1 圖紙分析

上述生產(chǎn)任務(wù)所包含產(chǎn)品屬于外貿(mào)單，要求較高。零件包含了階梯軸、倒角、卡簧槽、上下平位以及孔的加工等多個(gè)加工內(nèi)容，個(gè)別零件有較高的尺寸精度要求。編程前必須詳細(xì)分析圖紙中的加工方法及走刀路線，選擇合理的加工工藝、裝夾方案和加工刀具，滿足零件加工精度要求。

2.2 關(guān)鍵加工部位分析

外形輪廓中的φ20mm和φ17mm兩尺寸的上偏差都為零，下偏差是負(fù)公差。上下兩平位，要進(jìn)行銑削，粗糙度RZ16?？爪?.8mm，位置公差14μm，且孔中心在軸中心。加工材料選擇45#圓鋼標(biāo)準(zhǔn)直徑φ20mm。

圖1 產(chǎn)品加工圖

2.3 加工設(shè)備：

數(shù)控車床選擇廣州機(jī)床廠6132型號(hào)，并配備GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控銑床選擇濟(jì)南一機(jī)J1VMC400B型號(hào)，配備FANUC0i Mate-MC數(shù)控系統(tǒng)，工作臺(tái)面積為400mm×900mm，行程為800mm×500mm×500mm。鉆床選擇Z4016臺(tái)式鉆床。

2.5 工藝安排

首先，數(shù)控車床自動(dòng)送料按圖紙要求加工軸，保證公差要求。其次，進(jìn)行銑平位，該工藝主要分兩個(gè)工序，即正反面裝夾加工，且要先銑長平位，再銑短平位。最后進(jìn)行鉆孔，用鉆模工裝進(jìn)行定位，鉆孔加工φ4.8mm。

對(duì)比上述多項(xiàng)工藝，技術(shù)難點(diǎn)較高的是銑平位工藝，因任務(wù)要求零件是批量生產(chǎn)，如果用三爪裝夾定位豎起來銑，則效率較低，且加工部位伸出長度太長，容易震刀，很難保證精度。如果用V塊在虎鉗中一件件裝夾加工，雖然可以保證加工精度，但是效率較低。作者考慮設(shè)計(jì)工裝夾具，裝夾加工上下平位。

3 工裝夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)要求和實(shí)際加工情況，本設(shè)計(jì)涵蓋三套簡易工裝夾具，其中兩套是銑平位和一套鉆孔φ4.8mm的夾具。銑平位的夾具采用斜楔形斜面滾動(dòng)式壓緊零件，斜楔機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為三點(diǎn)：第一，斜楔機(jī)構(gòu)具有自鎖的特性，當(dāng)斜楔斜角小于斜楔與工件或者斜楔與夾具體之間摩擦角之和時(shí)，斜楔可以進(jìn)行自鎖條；第二，斜楔機(jī)構(gòu)具有增力特性；第三，斜楔機(jī)構(gòu)的夾緊行程小。

3.1 夾具一設(shè)計(jì)

夾具一采用銑長平位工裝，為提高生產(chǎn)效率，一次可裝夾四個(gè)產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率。工裝由底座、產(chǎn)品定位板、楔形塊、彈簧和螺釘組成。

3.1.1 楔塊設(shè)計(jì)

楔塊斜角設(shè)計(jì)成20°，且上部分用圓弧R10連接過渡，采用該種設(shè)計(jì)方案，可以在夾緊過程中，保證楔塊斜面圓弧與產(chǎn)品外表面充分接觸，壓緊零件。

3.1.2 定位板的設(shè)計(jì)

因?yàn)樵搳A具一次裝夾4個(gè)零件進(jìn)行加工，為了方便各個(gè)零件定位、排屑以及清理夾具，定位板上直接用4個(gè)小接觸面為零件定位，其他部分用線切割割空。

3.1.3 底座設(shè)計(jì)。

與產(chǎn)品φ20mm圓柱面接觸的位置，單邊傾斜角度為3°，在底座左右兩側(cè)開一個(gè)槽，方便用螺絲安裝零件。另外，在底座的上表面，有兩個(gè)彈簧孔和一個(gè)螺絲孔。

3.2 夾具二設(shè)計(jì)。

第二套工裝與第一套銑長平位工裝大致相同，也是一次裝夾四個(gè)產(chǎn)品。區(qū)別在于底座定位不同，需要以夾具一加工出來的長平位作為定位裝置，同時(shí)在板上銑一個(gè)凹槽，深度2.5mm，用作長平位定位。

3.3 鉆模工裝夾具圖：

鉆模夾具用cr12鋼板熱處理后，根據(jù)零件形狀，留有間隙0.05mm，線割一個(gè)軸φ20mm圓孔位和一個(gè)平位，再線割φ4.8mm圓孔做一塊鉆模，然后在鉆模后面用螺絲加固。

4 總結(jié)

通過本文所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，15d便完成這批生產(chǎn)任務(wù)，在生產(chǎn)過程中共需要兩臺(tái)數(shù)控銑床、兩臺(tái)數(shù)控車床自動(dòng)送料和一臺(tái)鉆床。由此可見，在產(chǎn)品加工過程中，只要合理安排工藝和工裝夾具，不僅能夠改善工人勞動(dòng)條件與生產(chǎn)環(huán)境，還可以提升工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。希望通過本文設(shè)計(jì)，能夠幫助相關(guān)加工企業(yè)降低加工成本、提高生產(chǎn)效率。