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數(shù)控銑床加工中薄板類零件的夾具設(shè)計(jì)

2022-5-10 來源：中鐵建電氣化局集團(tuán)軌道交通器材有限公司作者：?jiǎn)T建璽

摘要：?jiǎn)渭慵募庸た梢圆捎猛ㄓ脢A具進(jìn)行裝夾。加工前，要先對(duì)其進(jìn)行找正、夾緊和對(duì)刀。這類零件的加工耗時(shí)多在于前期工作中，實(shí)際切削加工占用的時(shí)間不多。由于是單件加工，只能按照這種方法進(jìn)行。但是，對(duì)于中大批量零件，如果采用通用夾具進(jìn)行找正、對(duì)刀等操作，每一個(gè)零件都重復(fù)一次，將會(huì)浪費(fèi)較多時(shí)間。因此，設(shè)計(jì)了一種可用于批量生產(chǎn)的專用夾具。該夾具在保證零件加工精度的同時(shí)，可最大限度地保證生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床加工；薄板類零件；夾具設(shè)計(jì)

在一些薄板類零件的生產(chǎn)過程中，若能夠使零件的裝夾位置相同、加緊力度適中，不僅能夠保證零件的生產(chǎn)質(zhì)量，還可以有效縮減找正和對(duì)刀的時(shí)間，提升加工效率。

在對(duì)零件進(jìn)行準(zhǔn)確定位時(shí)，技術(shù)操作人員先要明確零件的加工工藝要求和加工特點(diǎn)，而后綜合各種條件和因素選擇合適的加工方式。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)相關(guān)加工步驟設(shè)計(jì)專門用于生產(chǎn)此類零件的夾具，從而在保證零件加工精度的同時(shí)，提高零件的生產(chǎn)效率。

1、專用夾具的介紹

專用夾具是一種在固定的中大批量零件生產(chǎn)過程中使用的零件生產(chǎn)輔助工具，是依據(jù)加工工藝要求而設(shè)計(jì)的工藝設(shè)備，可提高零件的生產(chǎn)速度和生產(chǎn)質(zhì)量。通常情況下，專用夾具可以快速、準(zhǔn)確地定位零件，并輔助落實(shí)對(duì)刀和夾緊操作，從而減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并保證全面發(fā)揮機(jī)床工藝性能。

1.1 專用夾具的使用優(yōu)勢(shì)

第一，專用夾具能夠?qū)α慵M(jìn)行準(zhǔn)確可靠的定位。主要利用夾具中的定位元件以及其他裝置保證零件的定位更加精確，同時(shí)確保每個(gè)零件的裝夾位置一致，提高大批量零件的生產(chǎn)效率，使加工過程更加穩(wěn)定。

第二，大幅提升生產(chǎn)效率。由于使用專用夾具時(shí)，零件的找正和對(duì)刀可直接根據(jù)預(yù)設(shè)好的溝槽定位，所以不需要花費(fèi)時(shí)間來定位元件與各裝置的裝夾位置，從而可以節(jié)約大量的時(shí)間。

1.2 夾具的主要組成元件在夾具中的作用

通過設(shè)計(jì)數(shù)控銑床加工中薄板類零件的夾具并觀察其生產(chǎn)過程可知，夾具的主要組成元件以及夾具所體現(xiàn)的生產(chǎn)輔助作用可直接有效定位零件與各裝置，并保證零件的生產(chǎn)加工精度。同時(shí)，由于每次裝夾的位置相同，零件生產(chǎn)技術(shù)人員不需要對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)零件對(duì)刀，從而有效節(jié)約了大量的準(zhǔn)備時(shí)間，提升了零件生產(chǎn)效率。

2、夾具設(shè)計(jì)案例

在裝夾薄板類的零件時(shí)，如平口鉗等通用夾具可能會(huì)無法使用，原因是平口鉗的裝夾工作效率較低。同時(shí)，裝夾過程中還可能無法保證零件的穩(wěn)定性，而且因?yàn)樵擃惲慵陌搴褫^薄，所以在裝夾過程中很容易導(dǎo)致零件出現(xiàn)變形問題。因此，技術(shù)操作人員需要依據(jù)零件的加工要求和特點(diǎn)使用更專業(yè)的夾具或自主設(shè)計(jì)專用夾具，以保證零件的裝夾過程符合要求。

2.1 零件圖紙分析

本文以某 5 mm 薄板零件為例設(shè)計(jì)一種專用夾具，零件的尺寸參數(shù)如圖 1 所示。

圖1 零件圖

此零件屬于可批量生產(chǎn)的零件，其外輪廓已經(jīng)使用激光切割機(jī)處理完畢，但是 2 個(gè)孔和 4 個(gè)螺紋的加工操作還未得到落實(shí)。結(jié)合圖 1 可知，由于孔和螺紋加工的技術(shù)要求較高，尤其是孔心與零件中心距離的精確度必須要符合相關(guān)要求，因此該部位的加工必須使用精度較高的機(jī)床，以保證孔和螺紋的精度符合要求。

2.2 加工方案

通過分析以上薄板類零件的加工精度要求和加工技術(shù)難點(diǎn)，技術(shù)操作人員可采取以下兩種加工技術(shù)方案并作出對(duì)比，保證最終選出的加工技術(shù)方案科學(xué)、適宜，從而在最短的時(shí)間內(nèi)完成加工操作，同時(shí)保證加工精度。

方案一：先加工完成零件的外輪廓，在落實(shí)孔和螺紋加工技術(shù)操作步驟時(shí)，直接使用平口鉗裝夾。為了獲得更好的裝夾效果，操作人員需要在平口鉗的一側(cè)安裝定位裝置，同時(shí)在定位裝置的下部支撐平行墊鐵。定位裝置安裝完成后，技術(shù)人員要將零件和平行墊鐵壓實(shí)，以保證零件的加工精度。因?yàn)樵擃惲慵陌搴褫^薄，所以在進(jìn)行夾緊操作時(shí)需要精確控制夾緊力度。若力度過大，不僅會(huì)影響薄板零件的性能水平，而且會(huì)導(dǎo)致薄板零件在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。此加工技術(shù)方案最大的缺點(diǎn)在于加工效率較低。

方案二：采用以壓板壓緊零件的操作方式。此方式可省略平行墊鐵的壓實(shí)步驟，優(yōu)勢(shì)是能夠獲得更好的加工穩(wěn)定性，且零件能夠獲得令人滿意的壓實(shí)與支撐效果。此方式能夠依據(jù)零件的輪廓落實(shí)定位操作，不僅不會(huì)占用過長(zhǎng)的時(shí)間，而且能夠獲得較好的零件加工效果。

2.3 夾具制作步驟

夾具的制作共可分為夾具安裝、加工找正基準(zhǔn)和夾具凹槽以及加工夾具上的孔和螺紋 3 個(gè)步驟。首先，安裝夾具的過程中，技術(shù)操作人員應(yīng)保證板材的寬度和厚度較為適宜，同時(shí)保證下料的尺寸滿足要求。此時(shí)，技術(shù)操作人員應(yīng)先處理機(jī)床壓緊的一面，即將該面銑平，然后加工一鍵槽，并將鍵裝到鍵槽中。這一過程要保證鍵與機(jī)床 T 形槽對(duì)應(yīng)，而后將板材裝到數(shù)控銑床的工作臺(tái)上，并嚴(yán)格按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)要求做找正和壓緊處理。其次，在加工找正基準(zhǔn)和夾具凹槽部分時(shí)，為了使夾具拆卸步驟和下一次的安裝找正操作更加順利，技術(shù)操作人員應(yīng)先落實(shí)長(zhǎng)直邊具上的壓板螺紋是壓板壓緊零件的主要參考依據(jù)，所以技術(shù)操作人員要依據(jù)尺寸要求先加工夾具上的壓板螺紋，然后在零件上的預(yù)留孔位置開設(shè)出一些比零件孔稍大的孔洞，以預(yù)防加工過程中因?yàn)榭锥搭A(yù)留數(shù)量不足或是尺寸不夠大而出現(xiàn)外在阻礙因素。設(shè)計(jì)的零件夾具如圖 2 所示。

圖2 夾具示意圖

由于后續(xù)的步驟可以參照前面的操作經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際加工過程中，加工效率會(huì)隨著零件加工數(shù)量的增加而提高。技術(shù)操作人員還可以依據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)大夾具的體積，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。具體操作是在加具體外部加工兩個(gè)凹槽，以協(xié)助加工操作。因?yàn)榇藠A具零件的定位基準(zhǔn)是凹槽輪廓，所以能夠獲得較為可靠、穩(wěn)定的定位效果。同時(shí)，技術(shù)操作人員可以根據(jù)加工的凹槽進(jìn)行對(duì)刀操作。對(duì)刀時(shí)要保證零件尺寸與凹槽一致，以提升對(duì)刀的準(zhǔn)確度。借助塊夾板落實(shí)零件壓緊操作，不僅可以使零件獲得足夠的壓緊面積，而且能夠保證夾緊力度適中。

3、結(jié)語

使用此夾具落實(shí)零件的加工步驟不僅能夠大幅提升生產(chǎn)效率，而且能夠提高零件的加工質(zhì)量，從而加工出較為可靠的零件。加工其他薄板類的零件時(shí)，同樣可以采用此類方法。在夾具設(shè)計(jì)和零件加工的過程中，需要結(jié)合零件的實(shí)際要求規(guī)劃設(shè)計(jì)合理的加工方案，并選擇合適的輔助工具以提高零件的加工精度和生產(chǎn)效率。

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