多件高效銑削彈性?shī)A具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

章 鴻

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 廣元 628017)

圖1 所示為一種車用高度調(diào)整銷，該零件的結(jié)構(gòu)特征為左端帶有M18 的螺紋，中間帶具有對(duì)稱平面的臺(tái)肩，右端為φ16 mm 光桿。其主要工作原理是裝配時(shí)M18 的螺紋可以實(shí)現(xiàn)所定位零件的高度調(diào)節(jié)，中間的臺(tái)肩實(shí)現(xiàn)零件的軸向定位，臺(tái)肩的對(duì)稱平面便于嵌入與其配合的零件，并防止發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的周向定位。根據(jù)生產(chǎn)需求，該零件需大批量生產(chǎn)。從零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，M18 的螺紋和φ16 mm 的光桿為常見結(jié)構(gòu)，而零件中帶對(duì)稱面的臺(tái)肩結(jié)構(gòu)卻不常見，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，一般的加工方法為在銑床上單件銑削，采用V 形塊夾緊裝置［1］。而該夾緊裝置的特點(diǎn)是，工作時(shí)只能單件裝夾，工作效率低，同時(shí)，一次裝夾只能加工一個(gè)面，再次裝夾時(shí)，就必需重新找正，兩對(duì)稱面的平行性保證起來(lái)就成了一大難題。

圖1 帶肩定位銷工件圖

為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一專用夾具，如圖2所示。

1 夾具的工作原理

工件裝夾及加工方式如圖3 所示，夾具直接安放在機(jī)用虎鉗上，將待加工工件插裝在夾具夾持孔中，然后轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)用虎鉗手柄，在夾緊過(guò)程中，夾具體上的彈性塊產(chǎn)生彈性變形，從而達(dá)到夾緊工件的目的。在立式銑床上平行地裝夾兩把三面刃銑刀，結(jié)合工件的尺寸大小，選擇外徑為125 mm 銑刀，為了保證工件上的被加工平面之間的間距，兩刀之間的刀柄上需安放一厚度為22 mm 的環(huán)形隔套，銑削方式選擇順銑，工作臺(tái)進(jìn)給方向與主軸轉(zhuǎn)向如圖3 所示。

圖2 夾具零件圖與立體圖

圖3 工件裝夾及加工示意圖

2 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選材與加工［2］

夾具采用一體式設(shè)計(jì)，工件的夾緊與定位由6 個(gè)開縫夾緊孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，開縫寬度為3 mm，根部設(shè)計(jì)有6個(gè)φ10 mm 的工藝孔，用來(lái)減小應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)可增大夾具體的變形撓度，產(chǎn)生更大夾緊力。變形夾緊孔的尺寸與工件的被夾持部位的直徑保持有效配合，從而實(shí)現(xiàn)工件的快速裝卸，由于工件夾持部位的尺寸不得小于φ16 mm，為了保證夾緊的可靠性，該孔的尺寸不能太大，通過(guò)對(duì)該孔進(jìn)行公差計(jì)算，孔的尺寸確定為。同時(shí)，為了保證被加工工件臺(tái)肩平面的對(duì)稱性，對(duì)6 個(gè)夾緊孔上下方向上提出了位置度要求，理論正確尺寸為5 mm。為了減小夾緊力，保證彈性變形量，同時(shí)為了防止銑刀與夾具之間產(chǎn)生干涉，夾具的前表面中部設(shè)計(jì)了一高度為43 mm，深度為10 mm 的通槽，夾具體兩端各有一個(gè)10 mm 的突肩，以便于在虎鉗上的快速定位。

夾具材料選用厚度為20 mm 的65Mn彈簧鋼板，65Mn彈簧鋼具有較高的硬度、淬透性好、脫碳傾向小，價(jià)格低廉、切削性好等優(yōu)點(diǎn)。加工工藝路線按排:退火→切削加工→淬火(830 ±20 ℃，油冷)→回火540 ±50 ℃→復(fù)檢夾緊孔尺寸(若超差需進(jìn)一步加工到合格的范圍內(nèi))。

3 夾具的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用

(1)夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為一體式，便于制造。

(2)體積小，重量輕，耗材小，所需材料價(jià)格便宜。

(3)裝夾方便，可直接用通用機(jī)用虎鉗進(jìn)行夾緊。

(4)加工效率高，一次可裝夾6 個(gè)零件。

(5)可實(shí)現(xiàn)零件快速裝夾，無(wú)需找正和定位。

(6)結(jié)構(gòu)合理，可保證夾緊的可靠性。

(7)在立式銑床上加工，配合兩把三面刃銑刀，可實(shí)現(xiàn)一次裝夾便加工出兩個(gè)面，很好地解決了臺(tái)肩面的平行性的難題。

4 結(jié)語(yǔ)

夾具改進(jìn)性設(shè)計(jì)合理，使用效果良好，工作可靠，壽命長(zhǎng)。因此該夾具自投入使用以來(lái)，大大地提高了工作效率，降低了零件的廢品率。夾具的成功使用為同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了有效的參考，具有推廣價(jià)值。

［1］彭豐年.批量銑削典型零件的夾具設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2009(1):31 -32.

［2］張小熙，付勁松，金鳴.多件裝夾銑具的夾緊力計(jì)算［J］.機(jī)械制造，1998(9):31 -32.

［3］劉俊成.機(jī)床夾具在設(shè)計(jì)過(guò)程中夾緊力的計(jì)算［J］.工具技術(shù)，2007(6):89 -90.

［4］陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［5］王光斗，王春福.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000.