氣壓式凸輪軸承蓋的夾具設計

蔡凱武

摘 要：根據凸輪軸承蓋產品大批量加工的需求，按批量的凸輪軸承蓋產品的要求設計一套工裝夾具，凸輪軸承蓋夾具放在數控銑床上（或CNC）對產品進行加工，能有效地減少工件的裝夾，降低生產的成本，提高生產效率和保證產品的質量穩定性，使大批量生產的產品可以達到穩定、高效、方便、經濟等明顯的效果。

關鍵詞：夾具 凸輪軸承蓋 數控銑床

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0078-02

1 銑床夾具定位基本原則

在產品的加工過程中，特別是對產品進行批量加工時使用工裝夾具，能有效地提高生產效率，降低成本，保證產品質量的穩定性上有明顯的優勢。零件加工通常使用通用夾具平口虎鉗、V型塊、分度盤等一般都能滿足要求。對于一般的通用夾具不能滿足的，或是批量的產品，有單一的工序需用到專用的夾具，考慮到生產成本，或是根據客戶的需求而設計一套加工產品的工裝夾具，從而達到生產的要求。

在加工零件或產品時，夾具必須保證產品或零件的定位準確、定位精度滿足圖紙上的技術要求，裝夾工件方便、快捷、安全。這里就應用到六點定位原理，所謂六點定位原理就是：它能沿X、Y、Z3個坐標軸移動，也可繞3個坐標軸轉動，稱之為工件具有6個自由度。零件定位一般以加工過的平面或是孔作為定位方式；零件定位一般不能出現欠定位，所謂欠定位是工件在夾具中定位，如果根據加工要求應該消除的自由度未被支承點限制時，稱為欠定位。欠定位是不能保證加工精度要求的，設計夾具時是不允許的，但是，在實際生產中，在工件批量不大時，有少數特殊形式的夾具，個別自由度是通過找正或用“假銷”等元件限制的（加工時已取開），因此，不要從形式上誤判成欠定位；重復定位是工件在夾具中定位，如果工件上有某一自由度被兩個支承點或多個支承點所重復限制時，這種定位方式稱為重復定位；重復定位可能增加同批工件在夾具中位置的不一致性，使定位不穩定，影響定位精度，還可能阻礙工件順利安裝，使工件或定位元件受力后產生加工要求不允許的變形。

2 夾具設計要求

在數控機床上加工零件，工裝夾具安裝調試后裝在機床上，加工產品或零件時只需把零件或產品放到夾具上，就可滿足工件的技術要求，有效地減少每個零件的校正、夾緊，減少人工操作，提高效率。專用夾具一般只能滿足單一的工序。數控加工機床比一般的普通機床要占較大的優勢：加工零件只需把程序輸入（重復使用）后，有效地減少人工操作；即可批量生產，有效地保證產品或零件的加工精度。對單一的零件也很方便快捷，只需把零件裝夾到夾具上，即可達到零件的要求（如圖1零件圖）。

3 工藝分析

如圖1所示，凸輪軸承蓋在數控銑床上對產品的上表面和兩個小孔進行加工。因為要大批量生產，同時保證產品平面度和兩孔的位置準確，達到圖紙上的要求。而且為能有效地減少工件的裝夾時間，提高效率，降低生產成本，節省生產時間，對現有產品設計一套專用夾具，可以方便、快捷、高效地完成零件的加工并保證零件的加工精度，符合圖紙上的技術要求。

夾具定位方式的選擇：工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準表面與夾具的定位元件的工作表面接觸或配合來實現的。工件上被選作定位基準的表面常有平面、圓柱面、圓錐面和其他成形面及它們的組合，定位方法和定位元件的具體結構應與之相適應。凸輪軸承蓋以粗基準平面定位，即鑄造后經清理的毛坯平面。其表面比較粗糙，且有較大的平面度誤差。但根據此零件的情況，只考慮平面度和孔位的要求符合圖紙，所以取工件的外形定位即可滿足技術要求。

4 夾具的結構及其工作原理

這套夾具采用氣壓壓緊，夾具零件由夾具體、支承固定塊等元件組合。氣動元件由氣缸、手轉閥、管接頭、氣管組成。夾具組合完后放到相應的機床上，通上氣源，即可發揮夾具的功能。夾具的裝配圖如圖2所示。

夾具的工作原理：原始狀態下夾具的夾緊部分是松開的。首先把夾具放在機床的工作臺上安裝、校正。夾具安裝調試好后，把產品放到夾具上，檢查產品放平，放到正確位置后按下手轉閥，通上氣夾緊產品，然后再檢查一下產品有沒有夾平、夾穩，最后在機床上加工產品的平面和兩個小孔。

加工時，先用直徑80cm的平銑刀對凸輪軸承蓋進行上表面加工，來回兩次，一次是粗加工，一次是精加工。再用直徑6cm的鉆刀鉆孔，完成孔的加工。一次裝夾12個零件，有效提高生產效率、降低成本、節省時間。

5 夾具定位的誤差分析

對于工作時有相對運動的工件，但無精度要求的部分，如夾緊機構為鉸鏈連接，則可以選用H9/d9～H11/c11的配合。加工方法誤差存在很大的偶然性，很難精確地計算，通常這項誤差可按機床精度，取δk/3作為估算的范圍。凸輪軸承加工的孔的尺寸Φ6±0.1mm，凸輪軸承上表面加工的平行度公差為0.1mm，標注與加工工件尺寸53±0.12有關的尺寸（δk1=0.4），標注與工件加工表面平行度，即加工零件上表面相對支撐塊基面的平行度公差。尺寸公差的校核（δk1=0.4）如下：ΔD=（0.12+0.1）mm=0.22mm，ΔT=0.02mm，ΔA=0，設ΔG=0.02mm根據夾具的精度公差公式得，故夾具的尺寸公差設計合理，校核位置公差（），（支撐塊的長度是400mm），根據夾具的精度公差公式得，故此項設計也合理。

6 夾具設計制造的要點

夾具的定位分析，兩個定位平鍵保證夾具在機床上定位精度，杠桿圓弧面與工件圓弧面吻合，起到定向定位壓緊的作用。為了考慮成本方面，夾具體的設計不能太復雜，夾具體由45號鋼焊接而成。焊接后去應力回火，發黑（防銹）精加工。壓塊固定塊材料為：Cr12MoV，技術要求需要對其做發黑處理（防銹），熱處理HRC50-55。杠桿采用45號鋼制造，進行調質處理HRC24-28，發黑處理。

氣缸、手轉閥、管接頭、氣管都屬于標準件，外購即可。安裝調試對夾具要求比較高，組合后必須符合圖紙上的要求，不然產品加工精度就達不到，氣壓壓力在0.5～0.7MPa。

7 夾具特點

對成批零件進行批量加工，提高了生產效率，大大降低了勞動強度及企業的經濟成本；可以進行較大進給量的銑削及鉆孔等加工，工件裝夾穩定，保證了加工時的加工精度；對保證產品的精度、加工要求能得到確切的保證；結構簡單易制作，實際操作方便.安全。該夾具具有結構簡單、定位精度高、夾緊可靠安全、工件裝夾方便、快捷等優點，在實際生產應用中，降低了企業生產的成本，極大地提高了加工速度、生產效率，保證了加工精度符合圖技術要求等。

參考文獻

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