關于搖臂外形加工三合一夾具的設計

張永亮++魏茹++趙猛

摘 要：搖臂外形加工三合一夾具的設計，結構為：在長方形底座上設置有滑道，螺栓豎直設置在底座上，其底部設置在滑道內，能夠在滑道內移動，螺栓上的上部設置有壓板，在壓板設置有與螺栓配合使用的螺帽，在底座上成一橫排排列設置有菱形銷、圓柱頭調節支撐體Ⅰ，圓柱銷和圓柱頭調節支撐體Ⅱ，其排列方向與滑道的方向相平行，其橫排位置設置在壓板的下方，本論文通過上述結構，提供了一種結構簡單、操作方便、工作效率高、加工誤差小的搖臂外形加工三合一夾具的設計，解決了現有技術中存在的由于需要三種拼裝工具產生的生產效率低，三次裝夾零件時容易產生超差的技術問題。

關鍵詞：三合一；圓柱銷；搖臂；滑道

中圖分類號：TG751 文獻標識碼：A

1.背景技術

目前，搖臂的材料為高強度結構鋼，材料加工難度大，不易切削，其材料廣泛用于航空航天領域。同時，該零件外形復雜，尺寸精度高，形位公差多，加工困難，加工工序多，且定位困難，需要大量的工裝夾具。現在，對于加工零件外形是采用的3種拼裝夾具，在對搖臂進行上表面、下表面和外側面加工時，分別采用3種不同的夾具進行裝夾固定。使用此種工裝夾具和裝夾方法，拼裝的夾具具有不穩定性，且需要3次拼裝，次數較多，拼裝周期較長，準備時間較長，生產進度慢。由于零件進行3次定位安裝，產品容易造成超差，從而影響工件的加工質量和加工效率。

2.分析問題

經過具體地分析，搖臂外形加工有以下難點：

（1）搖臂的材料為高強度結構鋼，材料難加工。筋條和腹板為不規則尺寸，最薄處為5mm，筋條和腹板的尺寸偏差為0.3。

（2）采用的是拼裝夾具加工，拼裝夾具有組合夾具的優點，適合柔性加工的要求，但拼裝夾具本身具有不穩定性、剛性差等缺點，零件質量較差，不適合高強度鋼的批生產加工。

（3）零件需要3次拼裝夾具。拼裝次數較多，需要投入多余的人力和物力，同時制約著生產，生產進度慢。

3.制定方案

3.1 為了解決上述技術問題，設計了一套搖臂外形加工三合一夾具（圖1）。其特征在于：在長方形底座1上設置有滑道2，螺栓3豎直設置在底座1上，其底部設置在滑道2內，能夠在滑道2內移動，螺栓3的上部設置有壓板4，在壓板4上設置有與螺栓3配合使用的螺帽9，在底座1上成一橫排排列設置有菱形銷5，圓柱頭調節支撐體Ⅰ6、圓柱銷7和圓柱頭調節支撐體Ⅱ8，其排列方向與滑道2的方向相平行，其橫排位置設置在壓板4的下方。該夾具結構簡單，避免了拼裝夾具的缺點，提供了一種結構簡單，操作方便，工作效率高、加工誤差小的搖臂外形加工三合一夾具及使用方法，大大節約了生產成本，滿足零件的加工。

3.2 采用數控加工技術，利用數控機床設備進行加工。考慮到該零件的結構特點，以及零件毛料形狀的尺寸，選擇數控機床進行加工，可以選擇普通的立式數控銑床，立式數控機床的優點如下：（1）大量減少工裝數量，加工形狀復雜的零件不需要復雜的工裝，上述工裝適合于數控機床對該零件的加工；（2）數控加工零件的質量穩定，加工精度高，特別適合航空零件的加工；（3）批量生產效率較高，減少生產準備和其他多余的時間，選擇最佳切削方案；（4）該零件形狀復雜多變，數控加工通過程序的編制，消除了人隱患，加工質量穩定。

3.3 加工工藝的優化。工藝流程既要方便快捷，又要制定合理，選擇零件的圓柱形通孔以及毛坯面的下表面作為加工基準，定位可靠，基準統一，能實現一套夾具完成所有外側表面、上表面、下表面的加工。既能滿足加工時裝夾穩定，又能滿足在加工所有表面時穩定可靠。經過技術參數的分析，制定優化的加工工藝規程如下：

（1）鉗工：去所有毛坯面模壓邊；

（2）車工：加工零件搖臂10的中間的圓柱形通孔；

（3）數控銑：加工零件搖臂10的所有外側面；

（4）數控銑：加工零件的上表面；

（5）數控銑：零件翻面，進行零件另一側表面的加工；

（6）鉗工：去毛刺。

3.4 刀具的選擇。加工高強度鋼時，要求銑刀的材料具有較高的耐磨性，并能在較高的溫度下保持其切削性能。該零件就是高強度鋼，加工類零件常用的材料是：高速鋼和硬質合金。由于高速鋼只能在590℃以下保持其切削性能，590℃以上極易產生崩刃現象，造成零件的超差或者表面質量的降低，因此不宜適用于高速切削。硬質合金比高速鋼的優點有耐熱性和耐磨性，因此硬質合金材料的刀具更適合不銹鋼的切削加工。所以，加工該搖臂采用硬質合金刀具。經過選擇，采用鎢鈷合金的刀具，關于刀具的材料，首選是YG532、YG813等銑刀，加工性能較好。采用的規格是25R4刀頭銑下刀孔，同時用25R4刀進行銑外形及上下表面等工序。

4.實施步驟

（1）使用圓柱銷7固定待加工零件搖臂10的中間的圓柱形通孔，使用菱形銷5固定待加工搖臂10的通孔。

（2）調整滑道中多個螺栓3的位置，從而掉正壓板4相對于待加工搖臂10的位置，通過調整各個螺栓3上的螺母9，從而調整壓板4的高低，使多個壓板4分別壓在待加工搖臂10的兩端和中間，對其進行緊壓。

（3）旋轉圓柱頭調節支撐體Ⅰ6和圓柱頭調節支撐體Ⅱ8，調整圓柱頭調節支撐體Ⅰ6和圓柱頭調節支撐體Ⅱ8的高度，配合壓板4，對待加工搖臂10進行加緊固定。

（4）對待加工搖臂10暴露在壓板4外側的外側面進行切削加工。

（5）移開待加工搖臂10的一個壓板4，對待加工搖臂10移開壓板4部分的上表面進行切削加工，再將移開的壓板4重新固定在待加工搖臂10上，移開另一個壓板4，對待加工搖臂10移開壓板4重新固定在待加工搖臂10上，移開另一壓板4，對待加工搖臂10移開壓板4部分的上表面進行切削加工。如此循環，直到完成待加工搖臂10整個上表面的加工。

（6）調整螺母9，將所有的壓板4從待加工搖臂10上移開，將待加工搖臂10卸下之后翻轉180°。

（7）重復步驟1至5，完成待加工搖臂10整體的切削加工。方案結束，加工完成。

結論

本文解決了現有技術中存在的由于需要3種拼裝夾具產生的生產效率低、3次裝夾零件加工時容易產生超差的技術問題。本夾具的設計提供了一種結構簡單，操作方便，工作效率高、加工誤差小的搖臂外形加工三合一夾具及使用方法，大大節約了生產成本，滿足零件的加工，為類似零件的加工提供依據。

參考文獻

[1]電機工程手冊編輯委員會.機械工程手冊[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]北京航空材料研究院.變形鈦合金零件使用說明書[Z].

[3]趙志修.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，1985.