數控設計之法郎旋鈕專(zhuān)用夾具設計
本文就此夾具的設計思路，和夾具結構進(jìn)行詳細的闡述，歡迎各位對數控工藝有興趣的同學(xué)借鑒哦!
摘 要：法郎旋鈕在加工中心加工側面螺紋孔時(shí)，采用通用夾具難以裝夾定位。筆者設計出一套此工序的專(zhuān)用夾具，解決了這一加工定位的難題。
關(guān)鍵詞：法郎旋鈕;專(zhuān)用夾具;設計;數控加工
前言：隨著(zhù)工業(yè)水平的不斷發(fā)展與提高，現代機械制造行業(yè)當中，特別是數控加工中，無(wú)論是形狀還是精度都會(huì )有不同的要求。工件的裝夾精度直接影響零件的加工精度。為了要加工出合格的工件，設計專(zhuān)用夾具就顯得非常重要，而且，專(zhuān)用夾具能夠縮短裝夾時(shí)間，減少加工成本，從而提高生產(chǎn)效率。
1、 法郎旋鈕的工藝分析
法郎旋鈕的零件圖如圖所示：
這個(gè)法郎旋鈕是用在航空固定裝置的一個(gè)旋鈕，加工精度要求高。從圖示可以看出：該工件所用的材料是鋁合金6061-T6。鋁合金6061-T6是鋁板的一種型號，屬特種鋁。6061-T6 叫又航空硬鋁，輕，強度高。它具有良好的可成型性、可焊接性、可機加工性。
可見(jiàn)這種材料對加工是有利的，但是這個(gè)零件的尺寸有些精確到0.01mm，比如側面6個(gè)螺紋孔的加工，垂直精度達到±0.01mm，孔壁的表面粗糙度要求達到0.8，而一般的銑床加工出來(lái)的粗糙度一般都是1.6。這六個(gè)孔要先加工到3.08mm之后才來(lái)攻絲，直徑較小，刀具的剛度小，初步選擇鎢鋼刀。
綜上考慮分析之后，定下的工藝流程如下：
1)鋸床――下料直徑92mm，長(cháng)56mm的圓棒料。
2)數控車(chē)――粗車(chē)大沉孔端――所有沉孔(直徑52.07mm的端面沉孔加工至直徑51.46+0.05/0mm)， 各外徑，槽徑，最大徑，端面直徑為22.23mm的外徑及內孔單邊留0.3mm余量，深度到位，12.07mm×12.07mm的方槽粗加工至11.0，深12.7mm，總長(cháng)53.34mm，加工至55mm。
3)數控車(chē)――粗車(chē)小徑端――粗車(chē)右端直徑18.88mm，單邊留0.3mm余量，直徑4.04mm的通孔用直徑3.5mm的鉆頭鉆通，平端面，總長(cháng)53.34mm加工至53.94mm。
4)立式加工中心――精銑大徑端方槽――精銑12.07mm×12.07mm方形槽到位，4個(gè)直徑2.36mm避空角精銑到位，12.7mm深度加工至13mm。
5)四軸銑床加工中心――使用專(zhuān)用夾具裝夾定位，精加工側面螺紋孔到位，攻牙到位。
6)數控車(chē)――精車(chē)大沉孔端――精車(chē)所有沉孔，各外徑、槽徑，最大徑，端面沉臺等所有尺寸到位，精車(chē)12.06mm×12.06mm方槽端面，至12.7mm深度到位，直徑4.04mm的通孔不加工。
7)數控車(chē)――精車(chē)小徑端――精車(chē)右側直徑15.88mm，直徑12.70mm×0.58mm，直徑10.80mm×1.02沉孔到位，直徑4.04通孔精車(chē)到位，平端面，總長(cháng)53.34到位。
2 、夾具設計
根據零件的要求，我們把側面六個(gè)螺紋孔安排裝夾在加工中心的第四軸上，進(jìn)行加工。這樣安排的理由是：第一，側面六個(gè)孔是均布的，利用數控定位比較精確;第二，這六個(gè)孔的內壁粗糙度要求比較高，要用到直徑小的鎢鋼刀去精加工，要求的轉速較高。
從零件的各個(gè)部分的尺寸精度要求來(lái)看，大端的方形槽精度要求是比較高的，故可以利用方形槽內壁去定位設計該夾具。在工藝安排上，就必須在進(jìn)行側面六個(gè)螺紋孔的加工之前，該工件要在立式加工中心，精銑12.07mm×12.07mm方形槽到位，4個(gè)直徑2.36mm精銑到位，12.7mm深度加工至13mm。在該夾設計時(shí)考慮到在零件里的這個(gè)方槽，銑出避空角之后，最薄的地方只有2.17mm，所以在裝夾的過(guò)程當中受力必須要均勻，要不然工件方槽會(huì )變形。為了讓工件的方槽更容易地進(jìn)入夾具的凸方臺，特地給凸方臺的四周倒C3的倒角。
經(jīng)過(guò)研究分析后，我們設計的夾具就如下圖二。
夾具中12.07mm的方形凸臺尺寸的確定：因為夾具中的方臺在不斷的安裝工件的情況下，是會(huì )有磨損的，為了保證工件的裝夾精度，這里方臺的尺寸為12.06上偏差0.01下偏差0。這樣就能在間隙配合的前提下保證精度。
夾具設計出來(lái)之后，我們的裝夾方案如圖三。
工作原理：該夾具通過(guò)M12的雙頭螺柱6與第四軸的卡盤(pán)連接固定，安裝時(shí)要保證第四軸轉到零位位置，再用百分表打表，保證夾具外圓的兩個(gè)平面和機床安裝刀具的主軸的垂直度在±0.02mm。如圖四所示，我們用兩端的M12的沉頭螺釘和壓板4把工件逐漸壓緊。然后就開(kāi)始加工側面的六個(gè)孔了。另外，從圖四可看出，我們在徑向的定位靠的是工件方槽內壁，軸向是利用壓板和方槽端面與夾具的底面定位夾緊。
當把夾具投入生產(chǎn)之后，出現了問(wèn)題：在裝夾工件時(shí)，由于是用兩邊的螺釘去壓緊，這個(gè)壓緊力經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的調試，還是很難達到平衡，在試驗生產(chǎn)了幾個(gè)產(chǎn)品之后，孔與直徑4.04mm的通孔的垂直精度很難保證。而且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品的誤差跳動(dòng)太大。實(shí)踐證明，這個(gè)夾具在夾緊方式上達不到要求。
經(jīng)過(guò)多次的研討分析和多方面的請教和嘗試，終于把這個(gè)難題攻破了。經(jīng)過(guò)改良后的夾緊方式如圖四。采用頂尖裝夾代替兩邊兩個(gè)螺栓，把夾緊力的提供由兩個(gè)點(diǎn)變成一個(gè)點(diǎn)，作用點(diǎn)在工件的中心，這樣就比較好控制力的平衡。這里所用的回轉頂尖是A08系列的D411MS1。
3、 實(shí)際生產(chǎn)
改良過(guò)后的夾具，在工件裝夾的時(shí)間大大縮減，保證了批量生產(chǎn)(本零件加工的總件數為750)中工件的精度，提高產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。
4 、結束語(yǔ)
專(zhuān)用夾具的設計，可以很好地縮短工件的裝夾時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，而且投入設計的成本不高。所以專(zhuān)用夾具的產(chǎn)出效益是比較可觀(guān)的�？梢�(jiàn)專(zhuān)用夾具在現代機械加工行業(yè)里的重要性。
參考文獻：
[1]《機械加工工藝基礎》劉繼林編著(zhù)，湖南科學(xué)技術(shù)出版社.1995年.
[2]《數控機床銑削加工直接編程技術(shù)》 孫德茂編著(zhù)，機械工業(yè)出版社.2005年.
[3]《數控工藝培訓教程》 楊偉群編著(zhù)，清華大學(xué)出版社.2002年.
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