數控銑床加工中薄板類零件專用夾具的設計與制作

王軍歌

（1.連云港工貿高等職業技術學校，江蘇連云港222061；2.江蘇省經貿技師學院，江蘇連云港222061）

數控銑床加工中薄板類零件專用夾具的設計與制作

王軍歌1，2

（1.連云港工貿高等職業技術學校，江蘇連云港222061；2.江蘇省經貿技師學院，江蘇連云港222061）

在生產加工中夾具的使用是提高生產效率的重要手段，根據對零件的加工內容分析，從零件的定位，夾緊等方面進行專用夾具的設計，使用專用夾具對生產的效率有較大的提高。

夾具；定位；生產效率

在實際生產中，有單件和批量零件的加工。單件零件的加工，可以采用通用夾具進行裝夾，對其進行找正、夾緊、對刀，然后加工，這類零件的加工很多時間用在前期的工作中，實際的切削加工時間反倒是占用的不多，因為是單件加工，只能按照這種方法進行。但對于中大批量的零件如果采用通用夾具進行找正，對刀等操作，每一個零件都重復一次，將會浪費很多的時間。

如果能夠將每次零件裝夾到一個相同的位置，然后進行夾緊，這樣前期比較耗時的找正和對刀的時間就可以節省下來，生產效率就能夠得到較大的提高。對零件進行準確的定位，需要根據零件的加工工藝要求以及零件的加工特點，進行設計針對這種或者這類零件的專門夾具，以達到準確定位和夾緊的目的。

1　專用夾具的介紹

專用夾具是在相對固定的中、大批量生產中使用，它是根據加工工藝要求專門設計的工藝設備，以實現零件的快速準確定位、夾緊、刀具的對刀等等，從而達到可靠地保證零件的加工質量，提高生產效率和降低生產成本，減輕操作人員的勞動強度，充分發揮機床工藝性能的目的[1]。

1.1專用夾具的優勢

機床夾具之所以能夠在生產中得到廣泛應用，與在生產中所起的重要作用密不可分。機床夾具的主要作用可以歸納為以下幾方面：

（1）零件定位準確可靠。利用夾具中定位元件及裝置，對零件起到很好的定位作用，使每次的零件裝夾時的位置都一樣，這樣大批量的零件在裝夾時定位準確可靠，保證了零件的加工穩定性[2]。

（2）提高生產率。保證零件的加工精度的前提是零件的找正和對刀，而這部分時間比機床的實際切削時間多很多。通過夾具的使用，利用夾具中的定位元件及裝置，能夠進行定位，省去了找正和對刀的時間，只要進行簡單的夾緊工作即可。

（3）減少操作的失誤率。在零件加工過程中，操作的事項越多，出現錯誤的幾率越大，比如要進行找正、裝夾、對刀、輸入刀補值、修改長度補償等等，容易誤操作，尤其對于操作不是很熟練的工人，如果采用設計好的夾具，只需要完成零件的夾緊工作，那么出現錯誤的幾率就會小很多。

（4）對操作工人的技術水平要求降低。在生產過程中，對操作工人的裝夾零件工作和零件的找正工作都有一定的技術要求，?如果使用設計好的夾具，對操作工人的零件找正水平降低，只需要進行簡單的夾緊工作就能保證零件的精度。

1.2夾具的主要組成元件在夾具中作用

（1）定位與元件及裝置，對零件進行定位，使其每次裝夾的位置一致，避免了重復進行對刀，浪費時間的現象；

（2）輔助支撐元件及裝置：對零件進行輔助支撐，確保裝夾的穩定性；

（3）對刀與引導元件及裝置：確定刀具與零件之間的位置；

（4）夾緊元件及裝置：對零件進行裝夾；（5）夾具體：夾具的主體。

1.3夾具在設計中應該注意的內容

在銑削加工過程由于零件的輪廓等原因切削加工不是連續的，在加工的過程中有振動的現象，而且銑削時的加工量比較大，加工的方向也是變化的，銑削力較大，所以在設計夾具的時候重點注意以下幾個方面：

（1）夾具本身的剛度和強度要滿足；（2）壓板與零件接觸面積要足夠；（3）夾具的夾緊力要足夠；

（4）為了避免在零件的加工過程中因振動出現夾緊松脫的現象，夾緊裝置應該具有較強的自鎖功能。

2　夾具設計案例

對于薄板類零件的裝夾不能使用平口鉗這樣的通用夾具進行裝夾，使用平口鉗裝夾時夾持的量很有限，影響裝夾的穩定性，因為是薄板，所以在裝夾過程中零件容易產生變形，所以只能根據零件的特征和加工要求進行專用夾具的設計，使用專用夾具進行裝夾。

2.1零件圖紙分析

零件圖紙分析如圖1所示。

圖1　零件圖

該零件為批量件，零件外輪廓采用激光切割機已經加工好，還需要完成兩個孔和四個螺紋的加工，孔的精度和中心距的精度相對較高，所以選用數控銑床進行加工。

2.2加工方案

方案一：零件外輪廓已經加工完成，只需要進行孔和螺紋的加工，可以采用平口鉗進行裝夾，平口鉗一側安裝定位裝置，底下采用平行墊鐵進行支撐，在加工過程中發現，有了定位裝置，省去了對刀的時間，因為采用的是平行墊鐵，所以還是需要采用零件與平行墊鐵之間壓實操作，浪費一定的時間，薄板類零件夾緊力大小也影響加工的穩定性，加工效率始終不高。

方案二：改用壓板壓緊零件進行裝夾就避免了使用平行墊鐵進行壓實的操作，加工的穩定性好，零件下面是完全壓實的支撐，采用零件的輪廓進行定位。

兩種方案比較：方案一，采用平口鉗裝夾對5 mm板進行裝夾，夾緊力大容易產生變形，夾緊力小裝夾不可靠。另外使用平行墊鐵進行支撐，要進行壓實，操作起來效率低。方案二在零件定位方面依靠零件輪廓進行定位，定位可靠，支撐采用夾具體下面的平面進行支撐，支撐可靠，零件采用壓板進行壓緊。

2.3夾具制作步驟

（1）安轉夾具體。找到厚度和寬度尺寸適合的板材，下料至合適的尺寸，先將與機床壓緊的面銑一刀，銑平即可，加工一鍵槽，并將鍵裝到鍵槽中，鍵與機床T形槽對應起來，將板材裝到數控銑床工作臺上，找正并壓緊。

（2）加工找正基準和夾具凹槽部分(如圖2所示)。加工一長直邊，便于夾具被拆下來下次安裝找正，加工夾具的凹槽做為夾具的定位基準；零件的直角的地方先進行鉆孔加工，因為加工凹槽的時候加工不出直角，都帶有圓弧，如果零件是直角的地方凹槽有圓弧，則零件不能放入，所以采用事先加工一個孔來解決這個問題；加工凹槽深度比零件的厚度小2 mm，零件高出夾具部分便于零件的壓板對零件進行壓緊操作。

圖2　找正基準和定位凹槽加工圖

（3）加工夾具上的孔和螺紋。夾具上面壓板的螺紋根據尺寸加工出來，壓板壓緊零件的主要依據；另外對零件上面孔的位置加工出一些比零件上孔稍大的孔來，避免在零件加工過程中出現干涉等情況。

針對該零件設計出的最終夾具如圖3所示，這個夾具每次加工一個零件，較方案一效率提升了很多（這里與一次裝夾一個零件進行比較）。另外可以對夾具體進行擴大，加工兩個凹槽，這樣生產效率又能提高部分。圖3所示

圖3　夾具示意圖

該夾具以零件凹輪廓為定位基準，定位可靠，每次裝夾位置一致，無需重復進行對刀找正等操作；利用凹槽的底平面作為支撐，安全可靠；對刀根據加工的凹槽進行對刀，凹槽與零件尺寸一致，保證了對刀的準確性；用兩塊壓板對零件進行壓緊，壓板對零件的壓緊面積足夠，夾緊力得到保證。

3　結束語

該零件使用這個夾具進行加工，較好地提高了生產效率，零件的加工質量穩定可靠。對其他的薄板類零件可以采用類似的方法進行設計夾具，根據實際的零件情況進行設計制作，可以多個凹槽或者一個凹槽多個零件進行加工。

[1]朱耀祥，浦林祥.現代夾具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]薛源順.機床夾具設計[M].北京：機械工業出版社，2016.

Design and Manufacture of Special Fixture for Sheet Metal Parts in NC Milling Machine

WANG Jun-ge1，2
（1.Lianyungang Trade and Industry of Higher Occupation Technical School，Lianyungang Jiangsu 222061，China；2.Jiangsu Province Economic and Trade Technician Institute，Lianyungang Jiangsu 222061，China）

The use of fixture in the production process is an important means to improve the production efficiency，according to the analysis of processing content of parts from the parts of the design,positioning，clamping and other aspects of the special fixture and special fixture for the production efficiency is greatly improved.

fixture；Location；production efficiency

TG75

A

1672-545X（2016）10-0157-03

2016-07-25

王軍歌（1983-），男，江蘇連云港人，本科，一級實習指導教師，研究方向：數控編程與加工。