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夾具製作的技術分析

2014-1-5 來源：數控（kòng）機床市場網作者：-

　　夾具的製作，是一門綜合性的科學。它需要我們要明確（què）設計的任務，分析（xī）零件（jiàn）圖，掌握工件的機械加工工藝規程，了解工件的作用、形狀（zhuàng）、結構特點、材料和（hé）技術要求；加工的表麵、要（yào）求、餘量、定位基準（zhǔn）、夾緊表麵（miàn）等各方麵的資料（liào）。實踐證明，隻有不斷（duàn）總結經驗，認真收集設計資料，掌握設計則，合理擬出夾具的結構方案，正確地安排（pái）製造工藝、裝配（pèi）工藝（yì）。即使條件有限的基礎上，也能製（zhì）作出結構合理、定位可（kě）靠、經濟（jì）實用的夾（jiá）具（jù）體。而（ér）該夾具的設計及應用，極大也方便（biàn）了圓型或軸類的零件加工，結構簡單、操作方便，能夠降低成本、提高工作效率，保證質量，具有較好的推廣應用價值。

　　當加工（gōng）零（líng）件（jiàn）的槽寬≤1MM以下，用普通機械設備是難以加工的，因其切削刀具越小，加工難度越大，甚至無法加工；在這（zhè）種情（qíng）況下，須采用特種加工中的電（diàn）火（huǒ）花線切割加工或其他電加工設備加工，可以解決了窄槽類的零件（jiàn）加工（gōng）。而（ér）圓周均布（bù）窄（zhǎi）槽在線切割機床上加工，曆來視（shì）為加工難（nán）度較大的工序之一，因而萌發研製輔助（zhù）夾具的設想，並通過使用效果良好，解決了在線切割機床上加（jiā）工批量產品的技術難題。

　　在不久前，某企業委托我們加工一批圓環產品。在對該零件進行生（shēng）產加工中，對槽寬隻有0.2MM並且圓周均布的窄槽（cáo）加工，進行了（le）有益的嚐試，取得了較好效果。該零件的基本（běn）外形尺（chǐ）寸：φ48MM×75MM，材質是45鋼。

　　一、圓環的技術（shù）分析

　　（1）形位精度要求較高；

　　（2）φ48的孔相對於端麵的垂直（zhí）度要求為0.02；

　　（3）φ16與φ27的兩孔要求同（tóng）軸度為0.025；

　　（4）12條槽相對於中心軸的（de）軸線（xiàn）中心度要求0.02；

　　（5）定位尺寸要求較高；

　　在12條槽中六條有圓孔長度為50MM、另六（liù）條長度為35MM，一長一短分隔（gé）開並對中心圓要求均布，允（yǔn）許槽寬的上偏（piān）差為0.02，下偏差為0。

　　對於槽（cáo）口的加工要求是：保證（zhèng）寬度（dù）0.2MM的公差、長度為50MM和35MM，表麵粗（cū）糙度為RA3.2μM，並要求12條槽（cáo）對中心圓均布，為保證其精度要求（qiú），對這道工序來說，無論是工件的加工，還是找正裝夾都有相（xiàng）當大的（de）難度，因此必須進行認（rèn）真分（fèn）析，並製定相應加工工（gōng）藝過程。

　　該工件用（yòng）常規加工（gōng）工藝是：（1）首先在工件上（shàng）劃六條均布的（de）線，然後用肉眼直視對工件劃線進行加工。用肉眼找正劃線存在（zài）誤差，無法保證加工質量，經常產生廢品，給企業造成很大的損失。其特點是加工時難以保證尺寸公差和（hé）形位公差的一致性，以及裝夾位置的準（zhǔn）確度，而且加工（gōng）效率太低，采用此種（zhǒng）工藝平均每班一台機床（chuáng）僅能割2－3件。（2）如采用分度頭裝夾加工，考（kǎo）慮到現（xiàn）用的DK7725E線切割（gē）機床工作台X軸和Y軸最大長度隻（zhī）有250MM，因其體積太大難以機床上裝夾，同（tóng）時，整個加工過程中要求操作者技術水平高，細心高度集（jí）中，加工環節不得有錯漏。對機床的調（diào）整，電（diàn）參數的的選擇，切削液用量的選擇的應用，且勞動強（qiáng）度大、生（shēng）產效率提不高。通過（guò）分析零件圖，及考慮技術要求高，加工批量大，為了與企業保持良好的合（hé）作關係，替（tì）企業解決困難，我們嚐試設計一套高效、簡易、實用類似分度頭式的夾具，來完成該（gāi）產品的加工任務。

　　二、夾具設計原理

　　設計是主要（yào）以線切割的基本要求（qiú）及該（gāi）零件（jiàn）的尺寸精度要求來考慮（lǜ）：能保證工件的加工要求；能提高勞動生產率；製作簡單、維護方便；夾具製作成本較低。

　　該套夾具的原理比較簡單，它是利用法蘭盤（pán）同一圓周上六個均分的小盲孔及其立板座在同一直徑有一小圓孔中有彈簧，彈簧上拖一個鋼球，利用彈簧的彈力（其彈力可根據鬆（sōng）緊調節），每旋轉法蘭盤一次，鋼球剛好落在小孔中，實（shí）現（xiàn）旋（xuán）轉快速定位，如同分度頭一樣旋轉分度。夾（jiá）具的立板（bǎn）座與法蘭盤（pán）緊固聯接，保證回轉（zhuǎn）精度。

　　三、夾具的結構

　　該夾具主要由立板（bǎn）座、法蘭盤和三爪卡盤等三大（dà）部件組成。其特（tè）點是能（néng）夠方便地（dì）固定、裝卸工件，保證（zhèng）快速定位；可以隨意旋轉，精確地（dì）分度，保證12條線均勻；並且該（gāi）夾具的大小剛好適（shì）合我們（men）DK7725E線切割機床工（gōng）作台的（de）大小，使用非常方便。

　　1.卡盤 2.立板座 3.法蘭盤 4.鋼球 5.彈簧 6.調節螺釘 7.堅固螺母 8.單向（xiàng）推力球軸承 9.銅滑套 10.卡盤螺栓

　　四、夾具製作（zuò）及裝配

　　該夾具主要特點是：利（lì）用鋼球凸出部分進行定位（wèi），來控製法蘭盤快速分度定位加工。

　　1、主要元件要求

　　①卡盤：采（cǎi）用K1180型三爪自定心卡盤（有正爪和反爪兩種），可用（yòng）於裝（zhuāng）夾不同圓（yuán）環（huán）或其他軸類的工件。

　　②立板座（zuò）：采用A3鋼材料製造，該件起支承作用，底（dǐ）板和立側板兩件板相互為90°通（tōng）過焊接連成一體（tǐ），其底麵與另側麵通過銑削（xuē）、磨削加工完成，垂直度要達到0.015～0.02，表麵粗糙度（dù）達（dá）到RA1.6M；夾具中心（xīn）高度90MM有一個φ35的孔，用來固定銅滑套其過盈配合間隙要（yào）達到H7／P6，φ35的孔（kǒng）相對於側板的垂直度要求為0.025，表麵粗（cū）糙度達到RA1.6M，可采（cǎi）用銑削完成（chéng）。

　　③法蘭盤：材料選用45鋼，該件的φ55圓與φ30定位心軸一次車削成型，其同軸度誤差必須（xū）嚴（yán）格控製在0.025MM之內（nèi），及控製（zhì）其圓度誤差。法蘭盤（pán）前端φ55長度3MM的台階（jiē）與卡盤配合公差為0.01～0.02MM；後端φ30是（shì）滑（huá）動（dòng）部件，須局部加熱淬火後回火，表麵硬度達到HRC40－45，尺（chǐ）寸達到H7要求，表麵粗糙度為（wéi）RA1.6M；在法蘭盤後端以（yǐ）中心軸為（wéi）基準，φ47圓周上鑽有六個均布R3深1.5的（de）定位孔，並通過（guò）螺母與心軸的螺紋相互固定在立（lì）板座上，並要求（qiú）垂直（zhí）達到0.015。

　　④鋼球：選用φ6MM鋼球，起定位作用。

　　⑤彈簧：選用圓柱形螺旋（xuán）壓縮彈簧，彈簧（huáng）絲直徑0.8MM、外圈直徑6MM，端部（bù）結構有並緊（jǐn）磨平的YI型，以保證支承端麵與彈（dàn）簧的軸（zhóu）線垂直，從而彈簧受壓時（shí）不致歪斜。

　　⑥調節螺釘：選用M8×1的（de）平頭螺釘，用於調整（zhěng）彈簧的彈力。

　　⑦緊固螺母：選（xuǎn）用M16×1六角螺母，起夾（jiá）緊作用。

　　⑧單向推力球（qiú）軸承：選用8203型滾動軸承（8224GB301－64），起滑動作用。

　　⑨滑套：材料選用黃（huáng）銅，起滑動作（zuò）用，φ35和φ30的孔要求同軸度為0.02，可采用車削（xuē）完成；φ30的孔（kǒng）與法蘭盤心軸的間隙配合要達（dá）到（dào）0.01～0.02；以便法蘭盤旋轉靈活。

　　⑩卡盤螺栓（shuān）：選用（yòng）M6內六角螺栓，起緊固聯接作用。

　　2、裝配工藝過程

　　在銑床上完（wán）成（chéng）夾具體的（de）加工→三爪自定心卡盤與法蘭盤裝配→立板座（zuò）與銅（tóng）滑套過盈裝配（pèi）→立板座與鋼球（qiú）定位彈性調試裝配→法蘭盤的心軸與立板座的滑套裝配→法蘭盤的心軸與（yǔ）單向推力（lì）球（qiú）軸承的夾緊間隙調試。

　　為了心軸的旋轉精度，滑套內圈（quān）與法蘭盤的主軸裝（zhuāng）配及滑（huá）套外圈與立板座孔裝配時，常采用定（dìng）向裝配的方法。定（dìng）向裝配就是人為控製各裝配（pèi）件徑向跳動誤差的方向，使誤差相互（hù）抵消而不是累積，以提高裝配精度的一種方（fāng）法。

　　1、夾具的工（gōng）作過程：

　　（1）夾具的安裝與調整把夾具定位在（zài）線切割機床工作台上（shàng）中間位置，用百（bǎi）分表校正立板座的基（jī）準麵與機床的（de）X軸、Y軸平行且垂直（zhí），並用螺絲將夾具緊固在工作台上。（2）將工件放入三爪卡盤中（利用反爪）把工件夾（jiá）緊，使（shǐ）工件的端麵貼緊卡盤側麵。（3）加工前，首件需要利用機床（chuáng）上的自動對中功（gōng）能分中定位，使鉬絲位於工件（jiàn）的中心之後，便可按程（chéng）序進行切割加工。當首件加工完之後，鎖定機床X軸、Y軸的坐標值，以後無需再找正可繼續加工。（4）按該圓環的加工工藝，考慮到工件所加工的槽長度（dù）、形（xíng）狀不一致，則法蘭盤的（de）工作有（yǒu）兩種方法：一是逐條加工法是指（zhǐ）每割完一條線，法（fǎ）蘭盤需要按（àn）定位孔的方向順序轉動一次逐步去加工，這方法每次割完一條線後，需要換加工程序（xù）方可繼續加（jiā）工。二是（shì）跳（tiào）步加工（gōng）法是指當割完第一條線後，法蘭盤要按方向順（shùn）序轉多一個定位孔（即轉動兩次）才可按同一程序加（jiā）工，直至該程序加工完。當第一條程序完成後要加工第二條程序時，可用同樣的跳步法繼續（xù）加工第二條程序。

　　2、夾具製作應注意的工（gōng）藝問題：

　　（1）法（fǎ）蘭盤的心軸與滑（huá）套的滑動配合間隙其間（jiān）隙必須控製在H7／H6之間，且保（bǎo）證法蘭盤轉動靈活自如（rú）。如（rú）心軸與滑套之間的間隙過（guò）小，會出現法蘭盤轉動困難（nán）；若間隙過大，心軸的徑向跳動誤差大，影響工件加工的精度要求。（2）立板座的鋼球定（dìng）位孔與鋼球配合間隙（xì）大小其間隙必須控製在0.05－0.1MM之內，以保證鋼球和彈簧的伸縮靈活。（3）該夾具是根據（jù）回轉類定位夾具設計，利用彈性元件定位，因（yīn）此（cǐ）要控製（zhì）法蘭盤上六個均布孔的中心孔距（jù）和深度尺寸要一致，減少（shǎo）製造定位誤差。否則（zé）造成接觸不良間（jiān）隙過大，影響定位精（jīng）度（dù）。

　　五、使用效果

　　1、該夾具（jù）製作過程簡單不複雜，成本（běn）較低，充分發揮機床的潛力（lì），達到一機多用的目（mù）的（de）。

　　2、經過（guò）試割加工工件，使窄槽加（jiā）工後的尺寸（cùn）精度達（dá）到（dào）H8級，表麵粗糙度值達到RA＝1.2～3.2M，槽（cáo）寬（kuān）的直線度也較好，檢查後完全符合（hé）圖紙要求的尺（chǐ）寸，連續加工數千件沒有出現廢品，為企業提高經濟效益（yì）。

　　3、使用此（cǐ）夾具後，加工（gōng）效率同時（shí）迅速提高，現一（yī）個班一台機床加工15件左右，效率提高近四倍多，減輕了操（cāo）作者（zhě）的勞動強度。此套夾具使用一年多，性能十分穩定。

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