弧形支撐底座夾具設計

摘 要：本文重點介紹弧形支撐底座專用夾具的設計，通過應用該專用夾具，可實現對該工件的快速裝夾加工，大大節約了裝夾加工時間，提高了加工效率。

關鍵詞：銑床專用夾具 設計制造 夾具定位

隨著機械制造業加工設備的不斷升級換代，產品設計越來越重要，批量化的數控生產已經成為發展的趨勢。數控生產加工中會應用到大批夾具，當遇到一些形狀不規則、加工表面不平行的工件時，普通夾具難以定位或裝夾，需要設計專用夾具來提高產品加工質量和效率。下面筆者就弧形支撐底座專用夾具的設計進行探討。

一、加工問題

某加工廠接到一批1500件的弧形支撐底座（見圖1）的加工訂單，該零件外形已加工好，只需要加工孔和槽。為提高加工效率，采用數控銑床加工。但由于零件外形是弧形的不規則形狀，按普通夾具裝夾，加工存在很大困難，加工精度難以控制，生產效率也不高。所以，筆者根據弧形零件的結構特點，設計了兩套能快速、準確進行裝夾的專用夾具，在滿足加工精度要求的同時，極大地提高了生產效率。

圖1 弧形支撐底座零件圖

弧形支撐底座的技術要求如下：一是通孔圓鍵槽與沉頭孔同軸度誤差不能大于0.04mm，側邊四個小圓孔的軸線與沉頭孔的垂直度誤差不能大于0.02mm。二是零件不能出現變形。

二、弧形支撐底座夾具的設計思路

1.夾具1的設計思路

弧形支撐底座設計的難點在于四個小圓孔的定位裝夾和沉頭孔、圓槽的加工。由于圓孔和沉頭孔在兩個平面，在三軸數控銑床上沒法一次性加工出來，必須設計兩套專用夾具。在加工圓孔時，我們用一般的方法是很難裝夾的，沒法準確定位，因此筆者設計了圓孔專用夾具1（如圖2所示）。

圖2 加工圓孔夾具1

1—工件 2—支承板 3—汽缸 4—連接板 5—拉桿 6—座板 7—豎板 8—沉頭孔 9—圓槽 10—弧形底板 11—圓孔 12—壓塊 13—弧形頂板

該夾具主要是制作了和弧形支撐底座弧度完全一致的弧形底板10作支撐定位，上面用弧形頂板13壓緊，再通過12壓塊施加壓緊力完成裝夾。通過這個專用夾具，可以使零件圓孔處于水平位置，容易加工。同時為了提高效率，采用了63*45的汽缸3推動連接板帶動兩根拉桿5，可以快速實現裝夾和松開。如果條件不允許，也可以采用普通虎鉗加壓板的方式裝夾，這樣有一定的靈活性。

2.夾具2的設計思路

弧形支撐底座的另一個加工難點在于圓槽和沉頭孔的加工，加工難度主要表現在三個方面：①要保證同軸度和垂直度；②弧形板是方形中空的，容易變形；③圓柱體是對稱的，需要調頭加工，位置公差難以保證，用普通的方法加工很難達到要求。如用三爪卡盤夾住圓柱體加工時，會出現以下問題：一是容易夾傷工件表面；二是加工好一端后，調頭裝夾加工另一端，無法保證其位置公差；三是操作比較麻煩，生產效率低下。

為此，筆者設計了專門夾具2（如圖3）。該夾具的定位原理是設計弧形壓塊1和弧形壓塊2，由于弧度一致，能夠緊密貼合，間隙很小，利用圓柱體弧形限住了四方向的自由度，加上底面限定了5個自由度，再加上刀具在上面施壓，從而實現完全定位，加工比較平穩。為了提高生產效率，同樣采用了汽缸進行夾緊和裝拆。同時為了提高夾緊力采用雙汽缸，保證加工過程平穩，不產生振動或工件松動。同樣，可以根據實際條件把汽缸氣動夾緊換成普通虎鉗夾緊，同樣能達到加工效果。

夾具2的第二個特點在于可以同時加工兩個工件，每次加工一件的一個面，只需翻轉和換到另一卡位就可以完成整個零件的加工，而且由于弧形壓塊的作用使其不會出現位置偏差的情況。

為了解決由于弧形支撐底座弧板中空，容易在加工過程中受力變形的問題，筆者在弧形壓塊處專門設計了空心圓套，在兩個圓柱體的中間起到支撐的作用，從而最大限度地減小了工件的變形。

圖3 圓槽與沉頭孔專門夾具2

1—汽缸 2—推板 3—弧形壓塊1 4—工件 5—弧形壓塊2 6—固定板

三、夾具的特點和使用效果

弧形支撐底座主要加工兩處孔和圓槽，加工的難點在于零件的形狀是圓弧形，并且是薄板結構，通用夾具無法裝夾定位，夾緊力難以控制。夾緊力太小，工件可能在加工過程中移動，破壞夾具定位，不僅影響質量，還可能造成事故；夾緊力過大，不但會使工件和夾具本身產生變形，而且其加工質量也不高。因此，設計的兩套專用夾具分別解決了弧形支撐底座孔加工和槽加工的難題。

夾具1設計了和弧形支撐底座弧度一致的底板和壓板，增大了接觸面積，提供了有力的支撐，解決了夾緊力大小對工作定位和變形的影響，同時利用圓弧結構進行限位和自鎖，保證了定位的精度和加工質量。

夾具2為了解決弧形支撐底座弧板中空，容易在加工過程中受力變形的問題，專門設計了空心圓套，把它放到兩個圓柱體的中間起到支撐的作用，從而最大限度地減小了工件的變形。而且采用兩個工件同時裝夾，采用汽缸快速裝夾，提高了生產效率。

同時，夾具設計制作比較簡單（可用虎鉗和壓塊代替汽缸），裝夾快速方便，可以兩件同時加工，生產效率大大提高。這一設計體現了對不規則、難裝夾零件的解決方法，經過實際加工驗證，使用效果良好。

參考文獻：

[1]王光斗，王春福.機床夾具設計手冊（第三版）[M].上海：上海科學技術出版社，2005.

（作者單位：廣東省茂名市第二高級技工學校）