減壓機端蓋零件夾具的改進設計

■北方工業大學 （北京 100041） 孫淑君

減壓機端蓋零件夾具的改進設計

■北方工業大學 （北京 100041） 孫淑君

摘要：本論文主要以“減壓閥端蓋零件夾具的改進設計”為例論述針對某一特定的不規則零件夾具設計的改進思路。首先，對減壓閥端蓋零件加工時所使用的夾具進行介紹；根據零件的實際參數綜合運用機械加工方面的相關工藝知識，通過增加旋轉軸來的方式對減壓閥端蓋零件的夾具進行改進。

數控加工已經替代了絕大多數原始機床的加工，數控加工具有加工精度高，加工效率高和操作比較便利的特點。數控機床正向著多樣化、系列化、功能化、操作簡單化、自動化及價位多元化方向發展。其發展目的是經過一次裝夾加工完成相關零件的加工，使工件加工變得更加方便簡單。

本文針對某一特定的不規則零件夾具設計改進思路。

1. 減壓機端蓋零件的夾具

圖1　減壓閥端蓋零件圖

如圖1所示減壓閥端蓋零件圖，其鑄造材料為鋁。該零件加工主要分為兩面，即一正一反加工，兩側面的螺紋孔加工也是一左一右對稱加工，所以在加

工這一零件時要設計2組4套專用夾具來進行加工。但是由于零件的形狀并不規則，而且每一個面均有加工尺寸要求，所以在選用夾具時要對其定位著重考慮。圖2為減壓閥端蓋零件夾具圖。

圖2　減壓閥端蓋零件夾具圖

2. 減壓機端蓋零件夾具的改進設計

在夾具選用時要根據單位實際的生產條件考慮其合理性。減壓閥端蓋零件屬于大規模生產且零件外形尺寸不規則，加工時需要多次裝夾，十分繁瑣且效率不高；同時還需要對人員進行更多方面的培訓。因此，在原有夾具的基礎上我們提出了新的方案以保證零件能更快更好地在夾具上進行定位與夾緊。

（1）夾具改進的原則。在保證產品質量的前提下，提高勞動生產率、降低成本。需要考慮如何縮短單件的時間，其中要靠合理的工藝措施以縮短各工序之間的單件時間，是提高生產效率的有效措施。

在設計夾具時采用多件加工的方式，讓全部工序在一次裝夾中得到實現；并且在設計夾具時，為了縮短輔助時間，將傳統的手動操作為主的動力源，改成了用氣動的方式提供；同時還通過了翻轉工作臺的方式進行輔助加工。通過以上幾點大大地增加了勞動效率。

（2）改進后夾具實現的功能。根據上述改進夾具應該達到的原則，此次設計的夾具采用了多工位的加工方案。根據零件4個面全部要加工實際情況，在加工過程中使用了反轉工作臺，以實現通過一次裝夾加工更多的要求。同時在設計夾具使用了左右2個工位（實現工件的上、下面分別定位）進行加工制造，利用2個工位和反轉工作臺的獨特設計，基本就可以實現理論上的通過一次裝夾就可以加工完整個零件。這里說的整個零件不是說一次就能加工完一個完整的零件，而是說通過一次裝夾加工出零件A的正面即φ22mm孔的那一面以及φ4mm孔的那一面，以及零件B面的兩個螺紋孔的一面和R4螺紋的那一面，以此來實現理論上的通過一次裝夾就能加工完某一零件的理論。

（3）夾具裝夾的動力源及傳導裝置。減壓閥端蓋零件的夾具動力源是手動操作的需要人工的給壓板里使其壓緊。因此，僅需要考慮氣缸的選擇以及傳導裝置的設計。

（4）氣缸的選擇傳導裝置的設計。減壓閥端蓋零件的夾具在改進設計中要考慮的因素有很多。首先，工作臺的長度是固定的，所有夾具元件在安裝時應該注意保證工作臺的長度，其長度總和需正好為488mm。同時這個夾具設計為雙工位即一左一右2工位，同時還要有氣動裝置，因此保證工作臺的位置就十分困難了。為此將氣缸放在工作臺下方來節約工作臺的空間，工作臺上有足夠的空間用來保證夾具的安裝。

把氣缸放在工作臺的下方，由此引來了一個問題：在工作臺的下方氣缸需要與夾具體接觸，那么這樣氣缸的伸縮方向就在Z軸方向運動而不能在X軸方向運動。為了解決這個問題而設計了一個工裝，將氣缸的Z軸方向運動轉化為X軸方向運動。在此稱這個

工裝為楔形工裝，如圖3所示。

在這個裝置中氣缸Z軸方向運動通過楔形槽轉化為X軸方向的力，推動L形滑塊向X軸負方向運動。通過計算將在夾具安裝時的2工位間的合理運動距離設定為12mm，角度設定為與X軸夾角為60°。根據勾股定理可以算出楔形槽的長度為12mm，運動的6mm正好可以保證工件的順利取下以及安裝，同時這也是氣缸運行的最短時間，減少氣缸的運行時間，保證縮短整體加工所用的時間，從而為提高零件生產效率做貢獻。

（5）改進后減壓閥端蓋零件夾具。通過對減壓閥端蓋零件夾具的分析并進行改進設計。首先對數控機床進行改進使其能進行工作臺反轉同時多工位一次來對零件進行加工制造，以此來改進零件的加工時間增加零件的加工效率。通過高精度的夾具來解決零件定位問題，使其安裝定位無需測量，更換零件無需重新對刀。

改進后減壓閥端蓋零件夾具裝配圖，如圖4所示。在設計中選用1組夾具，左邊是由2個帶V形槽的夾具，即V形槽塊1和2，這2個零件直接與工件接觸，它直接為工件提供夾緊力，同時也是工件在夾具組中的定位元件。在夾具上還有1塊定有圓柱銷的板以及菱形的小銷都為工件在安裝時起到夾緊定位的作用。利用1組楔形工裝將氣缸提供的Z軸方向力轉化為X軸方向力。所有的夾具通過螺釘將其固定在翻轉工作臺上。

在翻轉工作臺的中心塊的右邊還有1組夾具，是通過1個帶有V形槽的V形槽塊3和1個具有階梯形的夾緊塊組成的，這2個零件也直接與工件接觸，直接為工件提供夾緊力，同時為工件在夾具組中提供定位。零件毛坯上方有2個精密鑄造的孔，在其底部也設計了1個板用于1面2銷的定位。在右邊也同樣使用1組楔形工裝用來將氣缸提供的Z軸方向力轉化為X軸方向力，并用螺釘將其固定在工裝臺上。

圖3　楔形工裝

圖4　改進后減壓閥端蓋零件的夾具裝配圖

3. 結語

通過對生產減壓閥端蓋零件所使用的夾具進行改進，說明對于一些不規則的零件、具有特殊性的零件和大規模生產的零件，綜合考慮到現代化生產的特點，對其夾具進行專用設計，以此來保證加工出來的零件既有高精度又能具有裝夾簡單的特點，從而提高生產效率。可以說，夾具就是一套好工具，使零件在加工過程中化繁為簡，對降低成本、提高生產效率具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] 周蘭. 現代數控加工設備[M]. 北京：機械工業出版社，2009.

[2] 趙宏立. 機械加工工藝與裝備[M]. 北京：人民郵電出版社，2009.

[3] 楊可楨. 機械設計基礎[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[4] 陳東旭. 機床夾具設計[M]. 北京：清華大學出版社，2010.

[5] 機械設計手冊委員會. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2009.

收稿日期：（20150410）