快走絲線切割新型夾具的設計與制作*

顧麗敏

(浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018)

0 引 言

快走絲是電火花線切割的一種，也叫高速走絲電火花線切割，主要是用于加工二維圖形，加工的工件一般結構較為簡單，也較少涉及到專用夾具[1]。但遇到諸如按圓周分布的多型腔體或者寶塔形工件、棱錐體工件這類特殊復雜零件時，裝夾和找正費時費力，且無法保證精度。目前市場上符合這類零件加工要求的專用夾具價格昂貴，同時對機床的使用要求較高，對于一些小批量加工的企業來說，選擇專用夾具的性價比較低[2]。

針對這些情況，筆者設計制作了簡易分度盤夾具，在一定程度上解決了定位精度的問題。夾具主要由一塊36等分的分度盤與夾具主體、分度銷及固定零件組成。使用時直接放置于線切割橫梁上用壓板固定即可，工件通過螺栓與分度盤相接，同時可根據工件尺寸重新設計夾具。該夾具制造成本較低、使用簡單、拆裝方便、通用性強，符合中小型企業的預期，具有較為廣闊的市場應用前景。

1 零件工藝分析及夾具設計

1.1 寶塔形零件加工工藝分析

通過觀察圖1的寶塔件，在線切割機床上無法通過一次的裝夾加工出來，必須經過多次裝夾進行加工，需要繁瑣的定位與角度計算，同時頻繁的裝夾也會使得工件尺寸進一步的累計，會使得最終工件有較大的加工誤差。

圖1 寶塔件 圖2 寶塔件俯視圖

寶塔件的俯視圖為一個正六邊形 ，如圖2 所示。因此，當加工完工件的第一外形時，可通過5次旋轉相同角度60°后重復加工可得到寶塔件。程序可以重復使用，不僅可以提高加工效率，同時工件的每個外形的加工程序沒有連帶關系，因此工件加工中所產生的尺寸誤差與工件自身大小無關，累計誤差較小。

1.2 夾具結構設計與制作

通過上述加工對象的工藝分析安排，設計了一個簡易分度夾具，如圖3所示。主要結構是由分度盤架3、分度盤5、分度銷2、刻度盤6、前固定板1、后固定板7、連接螺栓9、緊固螺母8以及8個M6的內六角螺栓組成。其中最重要的零件為分度圓盤5及分度銷2。要保證分度盤與分度盤架的配合間隙小于0.03 mm，分度銷與分度盤架的配合間隙小于0.02 mm。

圖3 夾具結構設計圖1.前固定板 2.分度銷 3.分度盤架 4.螺栓 5.分度盤 6.刻度盤 7.后固定板 8.緊固螺母 9.連接螺栓

此夾具的定位原理主要是對整個圓周6等分，同時兼顧了夾具的通用性，設計了一個分度盤，如圖4所示。在分盤的邊緣加工36個均勻的等分槽。通過分度盤和分度盤上方的銷釘以及刻度盤可以很容易的進行分度定位[3]，如圖5所示。

圖4 夾具分度盤 圖5 夾具刻度盤

1.3 夾具制作與裝配

1.3.1 夾具零件制作

夾具里包含前后側固定板、分度銷、分度盤、分度盤架、刻度盤、連接螺栓、緊固螺母等8個主要構成部分。其中連接螺栓、緊固螺母使用的是市面上常見的M10×46標準螺栓、M10標準螺母。刻度盤采用厚1 mm的pvc板材，使用雕刻機加工完成，如圖6所示。剩余的前后側固定板、分度銷、分度盤、分度盤架均采用了線切割及鉗工制作[4]。

圖6 刻度盤實物圖 圖7 毛坯裝夾

如圖7、8分別是前后側固定板、分度銷、分度盤、分度盤架在線切割機床上的裝夾示意圖。采用毛坯分別為177 mm×96 mm×30 mm、177 mm×113 mm×30 mm 45鋼制作。其中前后固定板毛坯、需要進行二次裝夾，如圖9所示，保證裝夾時毛坯與橫梁的垂直度與平行度在0.04 mm之內。

機床上加工完成的工件，在大理石平臺上使用高度游標尺劃出固定孔位，進行打孔并攻絲操作。完成夾具零件的實物加工，如圖10所示。

1.3.2 夾具裝配

將前固定板與分度盤架進行裝配，把刻度盤刻度與分度盤等分槽對齊進行粘合固定，裝入分度盤架，后固定板與分度盤架進行固定，分度銷及連接螺母、緊固螺母裝入完成夾具裝配。具體裝配圖如圖11～14所示。

2 夾具應用

將夾具放置于機床橫梁上粗略地調整平行度，使用壓板左右兩側固定，如圖15所示。適當旋緊壓板螺絲，使用百分表打表，如圖16所示，保證夾具正面與機床Y軸的平行度在0.02 mm以下。旋緊壓板螺絲，再使用百分表打一次夾具的平行度并保證在0.02 mm以下。

圖15 安裝夾具 圖16 夾具找平

根據零件尺寸選用的毛坯為Φ50 mm×60 mm圓柱鋼料。在上夾具前先要將毛坯一端面使用數控車車削平整，在加工過的端面加工一個M10×15 mm的螺紋孔。通過緊固螺母使毛坯與分度盤連接，毛坯加工過的端面要緊貼分度盤。擰緊緊固螺母，毛坯安裝完畢，如圖17所示。更換新毛坯，按照上述參數，進行工件加工。每次加工完成后，拔掉分度銷并將工件旋轉60°，使用分度銷固定。旋轉時要保證分度盤與前固定板始終貼合。按上述旋轉5次完成工件加工，最終零件加工完成圖如圖18所示。通過測量，寶塔件的偏差都控制在±0.02 mm。

圖17 毛坯裝配 圖18 零件加工完成圖

3 結 語

通過此次的加工證明，采用本文設計的夾具進行定位裝夾，極大地減少了裝夾次數與編程時間，節約了加工時間，提高了加工效率，同時零件的定位及加工精度也得到了很好的保障[5]。

該夾具設計的36等分的分度盤可以很好地適應大部分內角為10的倍數的按圓周分布的多型腔體或寶塔形工件、棱錐體工件等的定位裝夾加工，還可根據零件的具體尺寸度數制作非等分的分度盤，擴大了裝夾定位范圍，解決了中小型民營企業線切割機床定位精度低、專用夾具設備又價格昂貴的困難，具有很好的應用前景。