基于分度插銷的套筒均分槽夾具設(shè)計(jì)

王道林，黃杰

(南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京210046)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，套筒類零件的需求日益增加，而目前形狀相似、尺寸不同的套筒工件裝夾通常采用不同的銑床夾具，增加了夾具的設(shè)計(jì)制造成本和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期［1］。尤其套筒零件端面均分槽的加工，采用手工調(diào)整，夾具操作費(fèi)時(shí)費(fèi)事，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，零件加工質(zhì)量差。

如圖1所示套筒零件。零件選用40 鋼，生產(chǎn)綱領(lǐng)20 000 件，但零件尺寸大小有所不同。其外圓、端面以及內(nèi)孔均可采用三爪卡盤裝夾車削加工，根據(jù)工藝路線，其端面均分槽應(yīng)銑削加工，因此，必須設(shè)計(jì)銑床專用夾具。

圖1 套筒零件

為克服專用夾具只能為某一零件的加工所專用，以及設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、勞動(dòng)量大等技術(shù)問(wèn)題，應(yīng)用成組夾具原理，并采用分度插銷設(shè)計(jì)的銑床夾具，既能滿足加工精度，又有一定的柔性［2］。生產(chǎn)中大大提高了經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 零件分析

如圖1，套筒零件形狀簡(jiǎn)單，但尺寸有所不同。零件高度尺寸為88 ～50 mm，內(nèi)孔尺寸為φ14 ～φ10 mm，小外圓尺寸為φ18 ～φ14 mm，大外圓尺寸均為φ38 mm，槽深均為8 mm，槽寬均為5 mm。現(xiàn)工件端面、外圓和內(nèi)孔均已加工完成。該工序的加工要求為:槽均布于零件端面上;槽深8 mm;槽寬5 mm;槽相對(duì)于內(nèi)孔軸心線對(duì)稱度為0.15 mm。

2 銑削均分槽夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)零件加工的技術(shù)要求，選用工件內(nèi)孔、工藝孔和底面作為定位基準(zhǔn)，滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。內(nèi)孔采用定位元件圓柱銷，并以該圓柱銷作為調(diào)換件。一方面易保證槽相對(duì)于內(nèi)孔軸心線對(duì)稱度的技術(shù)要求，因其可使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，滿足基準(zhǔn)重合原則，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差［3］;另一方面當(dāng)工件內(nèi)孔直徑尺寸變化時(shí)，通過(guò)更換定位元件圓柱銷的方法，保證定位精度［4］。工件工藝孔采用菱形銷，工件底面采用定位盤。槽寬要求由刀具保證，槽深要求由定位盤保證，槽的均布要求由分度插銷保證。工件采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)臺(tái)階面夾緊，以克服徑向夾緊產(chǎn)生的夾緊變形。

均分槽銑床夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。該分度銑床夾具包括夾具體、連接盤、定位盤、支承釘、鎖緊螺栓、鎖緊套、鎖緊螺母、鎖緊手柄和分度插銷;銑床夾具夾具體固定在銑床工作臺(tái)上;鎖緊螺栓的下端穿過(guò)連接盤和夾具體的中部后通過(guò)鎖緊套與鎖緊螺母連接;鎖緊手柄設(shè)置在鎖緊螺母上;定位盤安裝在連接盤上;在定位盤兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有壓板;在壓板中部設(shè)有雙頭螺栓，該雙頭螺栓的下端穿過(guò)壓板的中部長(zhǎng)槽后與定位盤連接，在雙頭螺栓的上端設(shè)有壓緊螺母;支承釘?shù)纳隙酥卧趬喊宓耐舛耍С嗅數(shù)南露送ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)螺母安裝在定位盤上;在雙頭螺栓上套裝有壓簧，且壓簧位于壓板與定位盤之間;在定位盤上設(shè)有與工件相適配的圓柱銷和菱形銷;分度插銷穿過(guò)定位盤和連接盤后與夾具體連接。對(duì)刀塊采用螺紋連接在夾具體上，可方便對(duì)刀，從而滿足刀具相對(duì)于零件的位置要求，保證零件的加工質(zhì)量。

圖2 均分槽銑床夾具總裝圖

該夾具的工作原理是:加工前，首先根據(jù)所需加工的套筒工件內(nèi)孔的徑向基本尺寸設(shè)計(jì)加工圓柱銷(工件內(nèi)孔的徑向基本尺寸發(fā)生變化時(shí)，需更換圓柱銷)，根據(jù)工件工藝孔的尺寸設(shè)計(jì)加工菱形銷;然后以工件的端面、內(nèi)孔和工藝孔在定位盤、圓柱銷和菱形銷上完成定位。將左側(cè)壓板和右側(cè)壓板調(diào)整到合適位置，分別擰緊左側(cè)螺母和右側(cè)螺母，使左側(cè)壓板和右側(cè)壓板向下壓緊工件，操作鎖緊手柄，使連接盤連同定位盤壓緊在夾具體上。當(dāng)工件完成一對(duì)槽的加工后，操作鎖緊手柄旋松鎖緊螺母，拔出分度插銷，轉(zhuǎn)動(dòng)連接盤使工件轉(zhuǎn)到下一個(gè)直槽的加工位置后，插入分度插銷，操作鎖緊手柄旋緊鎖緊螺母，實(shí)現(xiàn)工件分度加工。待完成所有均分槽的加工后，旋松壓緊螺母，通過(guò)雙頭螺桿上的壓簧使工件松開，在支承釘上沿導(dǎo)向槽移動(dòng)壓板，即可實(shí)現(xiàn)工件的自由裝卸。當(dāng)工件壓緊面的軸向尺寸發(fā)生改變時(shí)，需先行調(diào)整支承釘?shù)纳斐龀叽纾⑦m當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)螺母使壓板基本處于水平位置即可。

3 夾具可行性分析

此工序技術(shù)要求:槽深尺寸8 mm，因是未注公差尺寸，且夾具上設(shè)有對(duì)刀塊，故此要求易于保證;槽寬5 mm 由刀具保證，與定位無(wú)關(guān);槽的均分由分度機(jī)構(gòu)保證。因此，該工序的主要加工要求是保證端面直槽的對(duì)稱度0.15 mm，此要求主要受定位誤差、夾具安裝誤差和加工方法誤差的影響。

定位誤差包含基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差。此例中，因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，則基準(zhǔn)不重合誤差為0;因工件以圓孔定位，選用φ12g6 圓柱銷，基準(zhǔn)位移誤差為Dmax－dmin=12.018－11.983 =0.035 mm，故其定位誤差為0.035 mm。

在此例中，夾具體連同定位元件通過(guò)夾具體耳座位置的T 型螺釘安裝在銑床工作臺(tái)上，通過(guò)夾具體底座下面設(shè)置的兩個(gè)定向鍵，確定夾具相對(duì)于銑床的位置。銑床夾具安裝在銑床工作臺(tái)上的平行度誤差對(duì)此工序加工槽的對(duì)稱度無(wú)影響，故而夾具的安裝誤差為0。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并參照經(jīng)濟(jì)加工精度確定加工方法誤差為0.10 mm。

綜合上述誤差，按概率法合成得到工件在該夾具上加工的誤差為:

由此可見，工件在該銑床夾具上裝夾加工的誤差小于零件給定的對(duì)稱度公差值0.15 mm，精度儲(chǔ)備為0.15－0.106 =0.044 mm，故該夾具能保證零件的加工精度，并有一定的精度儲(chǔ)備［5］。

4 結(jié)束語(yǔ)

使用該均分槽銑床夾具，以圓柱銷作為調(diào)換件，即能實(shí)現(xiàn)形狀相似、尺寸不同的套筒零件銑削加工，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。采用插銷分度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)槽的均分，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)效率。

［1］劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具［M］.2 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011:171－195.

［2］張志明.成組夾具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1991:76－80.

［3］李樹清.雙工位銑雙槽銑削夾具設(shè)計(jì)［J］.模具制造，2010(1):56－60.

［4］汪久根，章維明，朱聘和.產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相似性模型［J］.機(jī)床與液壓，2006(1):9－10.

［5］王道林.套筒端面直槽銑床夾具設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2013，41(8):26－27.