铣夹具的设计方法

【摘 要】企业在生产过程中,有些零件必须用专用夹具来装夹加工才能满足要求.夹具设计的基本要求是安全可靠、装夹方便、定位准确.本文通过实例对一加工零件所使用的夹具进行了分析,并提出了改进方法.

【关 键 词】实例夹具分析改进方法

1前言

对于批量加工的零件而言,要满足零件的几何尺寸的要求,并且在加工过程中能快速装夹,以提高生产效率,使用定位夹具是常用的加工方法.专用夹具设计的原理采用六点定位,其主要作用是：（1）保证加工精度,就是用专用夹具安装工件,能迅速准确地定位工件,不受工人操作水平等因素的影响,不同批次的零件应基本达到相同的精度,保证加工精度稳定可靠.（2）提高生产效率,就是采用专用夹具,工件定位和夹紧迅速可靠,既减少划线找正等辅助工作,又提高工件加工的刚度,还可以选用较大的切削用量,从而提高了劳动生产率.（3）改善劳动条件,采用专用夹具装夹工件方便,省力,安全.当采用气动,液压等夹紧装置时可减轻工人的劳动强度,同时保证安全生产.（4）降低生产成本,在成批生产中使用夹具,生产效率高,对工人技术要求低,可相对降低生产成本.批量越大,生产成本降低越显著.（5）扩大加工范围,单件小批量生产时,零件品种多,数量少,又不可能为了满足所有的加工要求而购置相应的机床,采用夹具就可以扩大机床的加工范围.

图1所示的零件由于在φ7.5上加工的宽2.7的槽与六角有位置关系,在进行槽的加工时要找正基准,这可以采用划线找正和夹具装夹的方法来完成.对于批量较大的零件而言,划线找正的方法显然是效率很低,而且装夹时不准确,本文就是根据这一目的对该零件的装夹方法进行分析,并对所使用的夹具提出改进方案.

2零件的工艺性分析

该工件材料选用S12的六角黄铜棒料来加工,其螺纹和中心孔及外圆部分在普通车床上就可以完成.圆周的孔有钳工来完成,加工该孔的毛刺在车床上用套螺纹的方式去除,这样可以保证螺纹部分不受到损伤.在外圆上开槽就比较麻烦,因为在使用时要求槽与六角有准确的位置关系.对于批量生产来说,不可能在加工时每一件都去找基准,这样效率低下,而且不准确.所以只能用夹具来保证.只要夹具设计精准,装夹方便,就可能提高效率并满足设计的使用要求.

缺口槽的加工方法是在普通铣床上用锯片铣刀来加工完成的,其切削力F的计算公式为

在普通铣床上加工该缺口槽时,通常采用逆铣的方式.虽然顺铣的表面加工质量和刀具耐用度都较逆铣好,但是普通铣床没有螺母和丝杠间隙消除装置,会引起机床工作台窜动,使铣削进给量不均匀,甚至会造成打刀.铣削时工件的受力图如图2所示.

3夹具的设计方法

加工槽的时候,只能装夹螺纹部分,而且保证不得夹伤螺纹,每次装夹在2件以上,用锯片铣刀一次加工成型.所有夹持螺纹部分的材料不能比工件材料硬,由此夹持部分的材料可选用纯铜材料.在夹具定位方面采用工件的六角来定位,根据铣削加工的原理,铣削时在切削力的作用下,会产生一个向上的力如图2所示.所以竖直方向上要限制工件的自由度,因为所有在进行夹具设计时,必须要考虑定位和装夹的准确,在加工的时候不出现安全事故.而且每次装夹要多件,这样可以提高生产效率.

4夹具的装夹方式

如图3所示是目前某企业加工该零件时所用的夹具的装夹方式,而且是几十年来类似夹具的设计方法.

4.1夹具的设计特点

从图3可看出,该夹具是采用两块平行夹板夹在虎钳上进行装夹.一次装夹两件,其原理是以两点成一直线,然后通过虎钳的夹紧力夹紧工件.但是每件的螺纹直径是不一致的,在装夹时,是尺寸较大的一件首先发生弹性变形,然后再夹紧直径较小的工件.为了不使螺纹损坏,不能使工件发生塑性变形.所以在装夹时,不得使夹紧力过大.

4.2夹具的缺陷

（1）一次装夹的数量少,生产效率不高.由于是采用两点成一直线的装夹方式,所以每次只能装夹2件.

（2）容易出现安全事故,工件在铣削加工时会产生一个向上的力,而在竖直方向限制其自由度的方法是通过夹紧力使螺纹与夹具间产生一个向下的摩擦力,该摩擦力与向上的力平衡来限制其竖直方向的自由度.但是当两件的直径相差较大时（最大可达0.4mm）,尺寸较大的工件发生了弹性变形时,尺寸较小的工件还没有发生弹性变形,就是还没被夹紧,这时摩擦力和向上的力就不会平衡,就会被拉出夹具.产生的后果是工件报废,刀具损坏,进而发生安全事故.这在生产实际中是不止一次出现.

5夹具的改进设计

（1）如图4所示为夹具的改进方案.根据图3夹具的特点,在进行改进设计时,首先要解决的是安全问题,就是不能用摩擦力来平衡铣削时产生的向上的拉力.在进行装夹时,在竖直方向用一块压板来限制工件的自由度.压板的设计如图5所示,用螺纹连接的方法紧固在夹具体上.因为夹具体是用紫铜来制作的,当夹具体损坏后,可以重新换掉.这种装夹方式不需要工件夹紧,因为夹具体上的槽限制工件转动,压板限制竖直方向的自由度,在虎钳上装夹时,由于钳口的夹紧力,使工件在水平面内不能转动,因而限制其在水平面内的自由度,所以就不会出现安全事故.

根据图4所示,用这种方法装夹,就不用考虑两点成一直线的方法,可以同时装夹5件以上.

（2）改进后的夹具具有的特点：1）改进后的夹具由于限制了工件在水平面内的转动和移动自由度及在竖直方向上下移动的自由度,使得工件装夹安全,不会从夹具中飞出,可完全保障加工时的安全性.2）由于该装夹方法保障工件的装夹,可以在加工时采用更多工件的装夹方式.如图4所示为加工工件装夹了5件,改进后效率提高了2.5倍,在进行批量生产时,生产效率的提高是显著的.3）这种装夹方法降低了成本,对操作者的技能要求不高并且装夹方便,生产成本低,批量越大效果越显著.4）由于装夹的安全保障,能保证工件的加工精度.

6结语

通过以上的分析可知,该改进方案符合夹具设计的基本要求,在批量较大的感觉加工时,提高生产效率,降低成本效果显著.