加工大板材類零件裝夾的研究與實(shí)踐

申賓德，陳佰旺

(武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000)

從廣義上說，在機(jī)械加工工藝過程中，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具，又稱卡具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等，其中機(jī)床夾具最為常見。數(shù)控機(jī)床上加工工件時(shí)，在保證坯料不變形的前提下，為使零件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求，加工前必須將零件裝好(定位)并夾牢(夾緊)[1]。

1 傳統(tǒng)裝夾方法

在機(jī)械加工行業(yè)的日常生產(chǎn)中，難免會(huì)遇到較大或超大尺寸的板材類零件的加工，如鋁板、鋼板、不銹鋼板以及鑄鐵板等板材的加工。這些零件如需要對(duì)其表面進(jìn)行加工，或?qū)Π宀牡暮穸扔袊?yán)格的形位公差要求時(shí)，我們往往要對(duì)來料的表面進(jìn)行面銑加工，在加工過程中就會(huì)遇到裝夾困難的問題。傳統(tǒng)的裝夾是采用壓板將大板材料壓緊在工作臺(tái)上進(jìn)行加工，其工作方法如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)壓緊式裝夾

圖1(a)為第一次裝夾壓板，圖1(b)為第二次裝夾壓板。這種裝夾方法是采用先繞開壓板，對(duì)零件的表面進(jìn)行加工，然后通過倒換壓板位置的方法再來加工之前壓板壓過的部分。如果一種大板材類零件同時(shí)有厚度和形位公差(平面度、直線度)的要求，那么，這種用多次倒壓板裝夾的方法，顯然不夠完美和實(shí)用，工件容易產(chǎn)生變形，難以同時(shí)保證尺寸要求和形位公差要求，加工效率低。

2 新型特制夾具

機(jī)床特制工裝夾具是專門為某些特定產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的，它不僅保證零件加工精度，而且還提高了生產(chǎn)加工效率[2]。這種工裝夾具必須保證生產(chǎn)時(shí)無干涉現(xiàn)象，定位準(zhǔn)確，操作工操作便捷等特點(diǎn)[3]，如圖2所示。

圖2 新型特制夾具

圖2(a)為定位塊，根據(jù)加工中被加工板材類零件的需要，用鋁合金板材制作。

圖2(b)為楔斜擠塊，用45鋼材制作，制作完成后進(jìn)行淬火處理，然后對(duì)大、小楔斜擠塊相接觸的斜面進(jìn)行磨削，保證接觸表面的光滑平整，有利于發(fā)揮楔斜擠塊擠壓力有效的傳遞給工件。

圖2(c)為標(biāo)準(zhǔn)沉頭螺釘，根據(jù)需要的長度購買適合的螺釘。

圖2(d)為30～50 cm厚的多孔工作臺(tái)，常用材料為7075航空鋁，對(duì)其上下表面進(jìn)行精加工。上表面加工出等距的M12或M16螺紋孔并進(jìn)行攻絲，在四角和中心做沉頭孔固定在原始的機(jī)床工作臺(tái)上。這種軟工作臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)如下：

1)保護(hù)原始工作臺(tái)，原始工作臺(tái)是機(jī)床制造廠生產(chǎn)的精密機(jī)械零件裝夾的平臺(tái)，但是在生產(chǎn)中難免會(huì)受到夾具、工件的碰撞和刀具的銑削致使工作臺(tái)受損。使用多孔軟工作臺(tái)時(shí)，如果在加工中受損，可以進(jìn)行再加工，有較大的加工余量空間。

2)等距的螺紋孔，方便在任意位置都可以裝夾夾具和零件，可長期使用，從而擺脫原始工作臺(tái)只有固定T型槽的局限性，避免了在需要裝夾夾具的位置找不到定位螺紋孔的問題。

3)使用多孔軟工作臺(tái)，可以過濾機(jī)床振動(dòng)誤差，多工位加工，有效提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

3 精密定位裝夾方法

圖3 精密定位裝夾方法

通過研究和生產(chǎn)實(shí)踐，同時(shí)讓一種大板材類零件滿足尺寸要求和形位公差要求，采用面銑刀對(duì)板材類零件進(jìn)行加工，可采用新型特制夾具組合精密定位裝夾方法，使裝夾更便捷迅速，大幅提高加工效率，確保零件加工完成后符合圖紙要求[4]，其工作原理如圖3所示。

對(duì)大板材類零件表面加工，用新型特制夾具組合精密定位裝夾方法，必須要用面銑刀分層、反復(fù)翻面進(jìn)行，最后要留出精加工余量，對(duì)上下表面分別實(shí)現(xiàn)精銑加工，精加工余量可根據(jù)零件的變形量和形位公差要求決定。

用新型特制夾具組合精密定位裝夾方法，對(duì)零件進(jìn)行面銑精加工時(shí)，由于銑削量不大，零件受到的銑削力很小，因此楔斜擠塊的夾緊力不宜太大，以免零件受擠壓力而變形，影響加工精度[5-6]。

這種裝夾方法不但可用于大板材類零件的面加工，還可加工板材內(nèi)部的其他要素輪廓。如果要加工其他輪廓，可在此裝夾方法的基礎(chǔ)上，在左邊裝夾定位塊，右邊裝夾楔斜擠塊，限制坯料左右方向的自由度，防止零件在加工工程中受銑削力而左右移動(dòng)。此外，如果是厚度尺寸小于定位塊和楔斜擠塊高度的板材材料，可考慮在定位塊和楔斜擠塊夾緊力方向添加小于板材厚度的平行墊鐵，避免加工中刀具與夾具的干涉。

4 結(jié)語

在零件加工過程中，通過夾具設(shè)計(jì)能使加工難度降低，加工精度和安全系數(shù)提高，同時(shí)使機(jī)床生產(chǎn)范圍得到有效擴(kuò)展。本文提出的新型特制夾具組合精密定位裝夾方法，是通過對(duì)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)夾具及特制夾具的有效組合，突出性優(yōu)勢(shì)在于能按照零件的加工需要，選擇不同功能模塊進(jìn)行組合，有效的提高了加工精度和生產(chǎn)效率，節(jié)省了制造成本，其應(yīng)用范圍更廣，具有一定的應(yīng)用和參考價(jià)值。