135°鍵槽銑削夾具的設(shè)計(jì)

周曉敏

（廣東科豪木工機(jī)械有限公司，廣東 佛山 528308）

0 引言

夾具是在加工過程中保證工件在加工時(shí)對(duì)刀具及成形運(yùn)動(dòng)具有正確的相對(duì)位置，并將工件牢固地夾緊的一種工藝裝備。夾具的主要作用是：保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量（制件可以更準(zhǔn)確的進(jìn)入加工位置）；提高勞動(dòng)效率（減少人工安裝調(diào)整工件的時(shí)間）；擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍；改善勞動(dòng)條件，降低產(chǎn)品成本。夾具分為通用夾具和專用夾具，本文以普通立銑床加帶有夾角度135°兩鍵槽的軸為例，設(shè)計(jì)一個(gè)加工鍵槽的專用夾具，解決了在普通立銑床批量加工該軸的裝夾費(fèi)時(shí)、對(duì)刀慢、加工效率低的問題。

1 裝夾方式分析

圖1 零件圖

根據(jù)圖1分析，該軸類零件載加工過程中的裝夾較困難，由于機(jī)用平口鉗裝夾不能保證兩鍵槽135°±1°的角度精度要求，故不能使用機(jī)用平口鉗裝夾；如采用分度頭裝夾，由于裝夾易造成誤差影響了鍵槽的精度，且裝夾校正費(fèi)時(shí)。在保證工件的加工精度的前提下，可根據(jù)軸加工工藝設(shè)計(jì)一個(gè)專用夾具，可減少裝夾時(shí)間、提高裝夾精度，從而大幅提高生產(chǎn)效率。

2 夾具設(shè)計(jì)、加工與安裝

夾具是工藝裝備中的一個(gè)重要組成部分，是確保產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率的一項(xiàng)重要技術(shù)內(nèi)容。夾具的設(shè)計(jì)基本原則為：確保工件的定位、夾緊的可靠性，有效的實(shí)現(xiàn)快速夾緊、減少對(duì)刀時(shí)間，實(shí)現(xiàn)提高加工效率的設(shè)計(jì)目的。

圖2 裝夾角度

該軸類零件在普通立銑床上主要是加工出寬6mm、深3mm的兩個(gè)鍵槽，同時(shí)保證兩鍵槽夾角135°±1°。由零件圖可知，保證好135°±1°角的準(zhǔn)確性是該軸類零件銑削加工的關(guān)鍵。

2.1 夾具裝夾角度分析

135°夾角是一個(gè)特殊的夾角，如果以該軸徑面的水平中心線為基準(zhǔn)45°正好是135°。故找出該軸徑面的中心線，然后在中心線上定出45°即可。如圖2所示。

2.2 定位方案的確定

V形塊是軸類零件常用的定位基準(zhǔn)，故采用V形塊作為該軸類零件的定位件，并在V形塊的頂面加工出兩個(gè)M10螺紋孔用于安裝壓緊零件的壓板。

軸類零件銑削加工的鍵槽的寬為6mm，采用Φ6銷標(biāo)準(zhǔn)圓柱銷作135度夾角的定位件（如圖3所示）。

考慮到V形塊要安裝在銑床工作臺(tái)上，所以采用一塊厚度為15 mm的底板與V形塊連接作底板。底板與V形塊用4個(gè)M8的螺栓作連接固定；底板與工作臺(tái)上采用M12的螺栓固定連接，故底板左右兩側(cè)各開一個(gè)U形槽，以方便底板在工作臺(tái)上拆裝。

2.3 夾具關(guān)鍵定位零件的加工

銷在V形塊斜面上位置的精度直接影響夾具定位角度 135°±1°的精確度，故銷孔在加工中的定位一定要精確。定位銷孔在V形塊上的定位方法如下：

圖3 V形定位塊

將工件分中后，將刀具調(diào)整好45°后刀具往下移動(dòng)15mm距離即的半徑，此步驟主要是為了準(zhǔn)確確定定位銷孔在斜面上的位置。機(jī)床的刻度有一定的誤差，所以要保證45°的精確度，需要通過打表的方式加以校正：用百分表在主軸的一處接觸，使百分表指針跳動(dòng)3格，即0.03mm（見圖4中a）。此時(shí)將電子表Z軸和X的數(shù)值清零，將電子表Z軸和X的數(shù)值清零后，將百分表在Z軸方向正方向移動(dòng)一定的距離，取整約 10mm，已知直線①②為10mm（見圖4中b），直線①③與直線①②的夾角為45度，通過三角函數(shù)可得出百分表在②處到③處的距離計(jì)算值為10mm。因?yàn)榘俜直碓冖偬帟r(shí)百分表指針跳動(dòng)3格，即0.03mm，所以②處到③處的實(shí)際距離應(yīng)為10.03mm（見圖4中c）。此時(shí)在②處將百分表要移動(dòng)10.03 mm數(shù)值到③處，當(dāng)百分表按10.03 mm數(shù)值移到③處時(shí)，若百分表指針不跳動(dòng)說明主軸不是準(zhǔn)確的45度，此時(shí)將銑床主軸擺動(dòng)調(diào)到10.03 mm數(shù)值為止，再進(jìn)行鉆孔，銷與V形塊上的銷孔是過盈配合，鉆V形塊上Φ6的斜孔采用Φ5.8的鉆頭，鉆好之后用Φ6的鉸刀進(jìn)行鉸孔，鍵槽的深度為3mm，Φ6定位銷在表面應(yīng)留出2.5mm即可。

圖4 鉆定位銷孔校正打表示意圖

2.4 夾具安裝調(diào)整

在銑削鍵槽前，需找正銑床主軸與夾具的中心位置，使它們保持較高的位置精度，如圖5所示。使用車好的專用定心工具對(duì)兩V形塊進(jìn)行快速校正，并安裝好在工作臺(tái)上，操作方法為：先用百分表來(lái)測(cè)量定心工具圓錐部分與銑床主軸同軸度誤差，誤差應(yīng)在0.01～0.02mm之內(nèi)，然后使用圓錐部分與V形塊貼緊，最后把U形槽以M12螺栓固定。

圖5 定心調(diào)整安裝夾具

3 夾具的使用

加工寬為6mm深為3mm的鍵槽，選用四刃平銑刀，工件在工作臺(tái)裝夾好后，加工第一個(gè)鍵槽時(shí)，要讓銑床主軸對(duì)進(jìn)行分中。此次分中后，工件的加工不再進(jìn)行分中，因?yàn)檩S已經(jīng)固定在夾具上，分中后V形塊的中心已經(jīng)與銑刀軸心對(duì)齊。3mm的深度分三刀進(jìn)行銑削，每刀銑1mm，以保證切削平穩(wěn)，振動(dòng)較輕。

此軸兩個(gè)鍵槽的加工，可分為兩步進(jìn)行。

加工第一個(gè)槽時(shí)（見圖6a），將工件放在1V形塊上，軸端頂住定4位銷，調(diào)整好3螺栓將2壓板壓在工件表面上，手?jǐn)Q螺母至緊，然后再用扳手?jǐn)Q5螺栓壓緊工件，按正常進(jìn)給，完成鍵槽的加工。

銑削第二個(gè)鍵槽時(shí)（見圖6b），將工件上已加工好的第個(gè)鍵槽卡在4定位銷上，使用同樣的方法調(diào)整好2壓板3螺栓輕壓在工件表面上，然后再用扳手?jǐn)Q螺栓5壓緊工件，按正常進(jìn)給，完成第二個(gè)鍵槽的加工。

圖6 夾具使用

4 使用效果

以不使用和使用專用夾具加工同一批次的零件作為對(duì)比，兩者裝夾時(shí)間、對(duì)刀時(shí)間、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品報(bào)廢量等數(shù)據(jù)對(duì)比如下：

裝夾時(shí)間：不使用夾具5min 使用專用夾具裝夾20s

對(duì)刀時(shí)間：不使用夾具10min 使用專用夾具2min

產(chǎn)生效率：不使用夾具20min/個(gè) 使用專用夾具5min/個(gè)

產(chǎn)品報(bào)量：不使用夾具5% 使用專用夾具0.2%

5 總結(jié)

通過文中的分析、研究，使用合適的供裝夾具變難加工為簡(jiǎn)單加工，而且高質(zhì)量、高效率地完成加工任務(wù)?？梢姽┭b夾具在機(jī)械加工中的作用舉足輕重。

綜上所述，在機(jī)械加工中，難免避免的存在著設(shè)備不先進(jìn)、不全面，造成操作困難的情況，如何合理使用有限的設(shè)備高效率生產(chǎn)出合格的零件，工藝設(shè)計(jì)和工裝夾具的使用極其關(guān)鍵。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高的零件，工裝夾具更是要設(shè)計(jì)得嚴(yán)謹(jǐn)、合理。故只要按照學(xué)科的理論，選擇合理的加工工藝路線，配合合適的供裝夾具，既能保證零件的加工要求，又可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，從根本上降低制造成本,為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

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［3］王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005（7）.

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