數控銑床加工中薄板類零件的夾具設計
2018-11-20 來源： 廣州市機電技師學院 作者：賴關保
摘 要：主要針對數控銑床加工中薄板類零件的夾具設計展開了探討，對專用夾具作了詳細介紹，并通過結合具體的夾具設計案例，對夾具的設計作了深入論述，以期為有關單位的需要提供參考和借鑒。
關鍵詞：數控銑床；薄板；夾具；機械加工
在實際的機械加工中，尤其是在大批量生產中，為了提高產品質量、生產效率和降低生產成本，都會進行一些夾具的設計。而在數控銑床加工，因為薄板類零件要有準確的定位，所以，必須要有相應的夾具進行配合，因此，進行夾具的設計尤為重要。基于此，本文就數控銑床加工中薄板類零件的夾具設計進行了探討，相信對有關單位的需要能有一定的幫助。
1 、專用夾具的介紹
專用夾具是在相對固定的中、大批量生產中使用，它是根據加工工藝要求專門設計的工藝設備，以實現零件的快速準確定位、夾緊、刀具的對刀等，從而保證零件的加工質量，提高生產效率和降低生產成本，減輕操作人員的勞動強度，提升機床工藝性能。
1.1 專用夾具的優勢
機床夾具之所以能夠在生產中得到廣泛應用，與在生產中所起的重要作用密不可分。機床夾具的主要作用可以歸納為以下 4 個方面：①零件定位準確、可靠。利用夾具中定位元件及裝置，對零件起到很好的定位作用，使每次的零件裝夾時的位置都一樣，這樣大批量的零件在裝夾時定位準確、可靠，保證了零件的加工穩定性。②提高生產率。保證零件的加工精度的前提是零件的找正和對刀，而這部分時間比機床的實際切削時間長很多。通過夾具的使用，利用夾具中的定位元件及裝置定位，省去了找正和對刀的時間，只要進行簡單的夾緊工作即可。③減少操作的失誤率。在零件加工過程中，操作的事項越多，出現錯誤的概率越大，比如要進行找正、裝夾、對刀、輸入刀補值、修改長度補償等等，易誤操作，尤其對于操作不是很熟練的工人，如果采用設計好的夾具，只需要完成零件的夾緊工作，則出現錯誤的概率較低。④對操作工人的技術水平要求降低。在生產過程中，對操作工人的裝夾零件工作和零件的找正工作都有一定的技術要求，如果使用設計好的夾具，對操作工人的零件找正要求降低，只需要進行簡單的夾緊工作就能保證零件的精度。
1.2 夾具的主要組成元件在夾具中作用
定位與元件及裝置，對零件進行定位，使其每次裝夾的位置一致，避免了重復進行對刀，浪費時間的現象；輔助支撐元件及裝置，對零件進行輔助支撐，確保裝夾的穩定性；對刀與引導元件及裝置，確定刀具與零件之間的位置；夾緊元件及裝置，對零件進行裝夾；夾具的主體。
1.3 夾具在設計中應注意的內容
在銑削加工過程中，由于零件的輪廓等原因切削加工不是連續的，在加工的過程中有振動的現象，且銑削時的加工量比較大，加工的方向也是變化的，銑削力較大，所以，在設計夾具時，重點應注意以下 4 個方面：①夾具本身的剛度和強度要滿足；②壓板與零件接觸面積要足夠；③夾具的夾緊力要足夠；④為了避免在零件的加工過程中因振動出現夾緊松脫的現象，夾緊裝置應該具有較強的自鎖功能。
2 、夾具設計案例
對于薄板類零件的裝夾不能使用平口鉗這樣的通用夾具裝夾，使用平口鉗裝夾時夾持的量很有限，影響裝夾的穩定性，因為是薄板，所以，在裝夾過程中零件易產生變形，我們只能根據零件的特征和加工要求進行專用夾具的設計，使用專用夾具進行裝夾。
2.1 零件圖紙分析
零件圖紙分析如圖 1 所示。
該零件為批量件，零件外輪廓采用激光切割機已經加工好，還需要完成 2 個孔和 4 個螺紋的加工，孔的精度和中心距的精度相對較高，所以，選用數控銑床加工。
2.2 加工方案
方案一：零件外輪廓已經加工完成，只需要進行孔和螺紋的加工，可以采用平口鉗進行裝夾，平口鉗一側安裝定位裝置，底下采用平行墊鐵進行支撐，在加工過程中發現，有了定位裝置省去了對刀的時間，因為采用的是平行墊鐵，所以，還需要采用零件與平行墊鐵之間壓實操作，浪費一定的時間，薄板類零件夾緊力大小也影響了加工的穩定性，加工效率始終不高。方案二：改用壓板壓緊零件進行裝夾，避免了使用平行墊鐵進行壓實的操作，加工的穩定性高，零件下面是完全壓實的支撐，采用零件的輪廓進行定位。兩種方案比較：對于方案一，采用平口鉗裝夾對 5 mm 板進行裝夾，夾緊力大，易產生變形，夾緊力小裝夾不可靠，此外，使用平行墊鐵進行支撐，要進行壓實，操作效率低；方案二在零件定位方面依靠零件輪廓進行定位，定位可靠，支撐采用夾具體下面的平面進行支撐，支撐可靠，零件采用壓板進行壓緊。
2.3 夾具制作步驟
2.3.1 安轉夾具體
找到厚度和寬度尺寸適合的板材，下料至合適的尺寸，先將與機床壓緊的面銑一刀，銑平即可，加工一鍵槽，并將鍵裝到鍵槽中，鍵與機床 T 形槽對應起來，將板材裝到數控銑床工作臺上，找正并壓緊。
2.3.2 加工找正基準和夾具凹槽部分
加工一長直邊，便于夾具被拆下來安裝找正，加工夾具的凹槽作為夾具的定位基準；零件的直角區域先進行鉆孔加工，因為加工凹槽時加工不出直角，都帶有圓弧，如果零件直角區域的凹槽有圓弧，則零件不能放入，所以，采用事先加工一個孔來解決這個問題；加工凹槽深度比零件的厚度小 2 mm，零件高出夾具部分便于零件的壓板對零件進行壓緊操作。
2.3.3 加工夾具上的孔和螺紋
夾具上面壓板的螺紋根據尺寸加工出來，壓板壓緊零件的主要依據；對零件上面孔的位置加工出一些比零件上孔稍大的孔，避免在零件加工過程中出現干涉等情況。針對該零件設計出的最終夾具如圖 2 所示，這個夾具每次加工一個零件，比方案一效率提升了很多（與一次裝夾一個零件進行比較）。此外，還可以對夾具體進行擴大，加工 2 個凹
槽，這樣生產效率又能提高。該夾具以零件凹輪廓為定位基準，定位可靠，每次裝夾位置一致，無需重復進行對刀找正等操作；利用凹槽的底平面作為支撐，安全可靠；對刀根據加工的凹槽進行對刀，凹槽與零件尺寸一致，保證了對刀的準確性；用 2 塊壓板對零件進行壓緊，壓板對零件的壓緊面積足夠，夾緊力得到保證。
3 、結束語
綜上所述，在實際的數控銑床加工，為了提高生產效率，確保零件的加工質量，進行夾具的設計尤為重要。因此，我們必須要掌握專用夾具的類型屬性，并以此為基礎，制訂科學、合理的設計方案，以設計出適合的夾具，從而推動零件加工工作的發展。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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