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        [摘要] 利用電火花線切割加工實踐中，常會碰到一些大角度的斜面加工，而線切割機床正常裝夾下只能加工傾斜角度±15°范圍內的斜面，為解決這一問題，利用了螺紋傳動原理和正切函數關系，設計一種通用型工裝結構，用于線切割機上各種角度斜面的加工。
  
 
      1 、問題的提出
 

      模具加工與裝配的實習過程中，經常需要對模板上的斜孔和斜腔進行加工，常用的加工方法是采用加工中心加工或線切割加工。加工中心常用的有三軸加工中心加工和五軸加工中心，由于三軸加工中心加工斜面效率低且不適用于模具單件小批量生產，五軸加工中心效率高但設備昂貴且普及率不高，而線切割加工方法相比之下編程簡單快捷，效率高，故我校多采用線切割加工，但線切割加工方法在實踐中也存在一些問題。如圖1 所示塑件內側有凸起，為便于開模取出塑件，采用了內部斜頂機構，圖2 動模板斜孔采用電火花線切割加工，但動模板內孔斜度為70°（豎直方向20°），超過線切割所能加工的最大斜角±15°，正常裝夾下電火花線切割無法進行加工，如果通過斜夾來進行加工，裝夾效率非常低。

      2、解決方案
 
 
      利用了螺紋傳動原理和正切函數關系，設計了一套適用于線切割機床的斜孔加工的通用工裝，解決線切割加工大角度斜面裝夾、校準、定位的問題。
 
  
      2.1 工裝設計要求

     設計的工裝不僅要能實現模板加工角度的調整，并能保證加工精度以滿足設計和加工需要，同時根據工裝夾具設計原則，該工裝還應具有操作簡便、加工制作難度小、成本低等特點。

      2.2 工裝結構

      2.3 工裝工作原理

      2.3.1 角度定量控制原理

      如圖3 所示，設置旋轉螺母與螺桿相配合，參照外徑千分尺結構原理，設計螺桿導程為1mm，旋轉螺母順時針每轉一周，螺桿向前移動1mm。右端表盤一周等分成100 格，則手柄每轉動一格，螺桿推動滑塊向前移動0.01mm。

      如圖所示，根據幾何原理可知滑柱的圓心在θ角的角平線上，利用正切定理，可以計算出傾斜的傾角θ大小。

      滑柱直徑為D，半徑為R，滑柱與固定板切點至兩板的理論交點的距離為b?；O計尺寸為90mm，利用公式計算，當工裝夾角θ為10°時，b 值為514.352，將此距離定為螺桿移動的起點，初始定位角度為10°，標記為0，再在固定板上間隔1mm加工刻度線和標記尺寸。螺桿向前移動距離為X，常用X值見下表1。

      X的數值讀數方法：參照外徑千分尺讀數方法，在固定板上讀出整數部分（一格為1mm），再加上手柄處表盤上的小數部分（分度值0.01）?？稍诠ぱb上附裝一簡單計算器，其內設置計算公式：b=R×tanθ/2，如圖2 中要加工的動模板傾角為20°，則只需輸入20，則該計算器自動出b 值。該工裝設計加工角度范圍為10°≤θ<90°。

     2.3.2 工裝工作原理

     該工裝由1.固定板、2.角度板、3.支撐塊、4.螺釘、5.滑柱、6.螺桿、7.多角度鎖定鉸鏈、8.支架、9.旋轉螺母、10.滾動軸承、11.推力軸承、12.螺母組成。如圖5 所示，將工件利用壓板、擋塊和螺釘固定在角度板（注意懸出足夠位置進行切割），通過計算得出滑柱的移動距離X，通過轉動旋轉螺母經螺紋傳動使螺桿推動滑柱5 前后移動達到計算距離，進而再使角度板2 發生角度擺動，角度板2 與固定板間設置有多角度鎖定鉸，當角度調好后，按下多角度鎖定鉸上的按鈕進行鎖定。為確保角度正確，可先用萬能角度尺進行校驗，檢驗正確后，就可以進行穿線和線切割加工了。

      2.3.3 工裝裝夾誤差及失效分析

      1） 誤差分析。該工裝的誤差主要有四個方面。一是計算誤差，通過正切定理計算得出b 值保留小數點后三位，千分位進行了四舍五入產生了誤差。通過計算誤差小于0.3 秒。二是定位誤差，通過類似千分尺工作原理來定位的滑柱距離時，由于千分位為估讀位，在旋轉螺母定位時，最后一位為估值故產生了估值誤差，同理計算后誤差值小于0.3秒。三是加工制造誤差，該工裝結構中重點要保證兩板的平面度，以及滑柱的圓柱度和尺寸誤差。影響最大的是滑柱的直徑誤差值，經過精車再研磨等精加工手段后，查相關資料，研磨加工精度可達IT01，考慮加工成本定為加工尺寸誤差IT1，查公差表得出公差值為0.0015mm，研磨后的滑柱誤差對角度影響可忽略不計。四是剛度誤差，在裝夾工件后，通過受力分析可知角度板主要受工件壓力，會產生一定程度彎曲，彎曲變形進而影響θ的大小，由于角度板材料為45 鋼厚度25mm，彎曲變形非常微小可以忽略不計。綜上所述，該工裝設計總體誤差應小于1 秒。

      3、 失效分析

   由于線切割加工不產生切削力，主要受力來自于工件自重的壓力，通過受力分析最易失效處為滑柱和角度鎖定鉸，由于加工對象多為中小型零件，設計工裝結構足夠保證裝夾強度和安全可靠性。

      4 、工裝的固定

      將工件固定板螺釘孔與線切割機床的固定軌上螺釘孔通過螺釘連接即可，然后校平固定板的水平就可使用了。

      5 、結語

      該工裝結構簡易、制造成本低，操作簡單、適應性強。我校加工工件對精要求不高，將多角度鎖定鉸用普通鉸鏈替代，通過該工裝的使用，我校斜孔類零件的線切割加工效率得到了很大的提高。同時，在工廠的實際加工生產中，該工裝能有效解決工件斜面、斜孔、斜腔的線切割加工問題，具有一定推廣的價值和意義。