1引言

隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，CNC加工中心在機(jī)加工的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可加工的工件也越來(lái)越復(fù)雜化，加工精度不斷提高，加工速度更是大大提升，工件的裝夾定位就顯得特別重要。尤其是，在CNC銑加工過(guò)程中，工件裝夾定位需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)校，假如工件裝夾定位不合理時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)加工困難，甚至嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)工件報(bào)廢，因此，在CNC加工中心實(shí)現(xiàn)快速加工，特別是一次裝夾工件，同時(shí)加工多個(gè)部位的情況下，必須要設(shè)計(jì)專用的夾具來(lái)輔助加工。

2夾具在模具制造中的作用

夾具是模具制造過(guò)程中用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置。它的主要作用有：

(1) 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度，用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及加工中心的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。

(2) 能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可顯著地減少輔助工時(shí);工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量;可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

(3) 能擴(kuò)大加工中心的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。

CNC加工中心常用的夾具有:萬(wàn)能組合夾具、專用銑削夾具、多工位夾具和通用銑削夾具。

萬(wàn)能組合夾具適用于小批量生產(chǎn)的中、小型工件的銑削加工。

專用銑削夾具就是針對(duì)特定的工件設(shè)計(jì)的專用夾具，一般是用在加工工件統(tǒng)一，年產(chǎn)量較大的，結(jié)構(gòu)固定，僅使用一個(gè)具體零件的具體工序。

多工位夾具是一種可以同時(shí)裝夾多個(gè)工件，這樣就減少了換刀的次數(shù)，可以一面加工，一面裝卸工件，提高了生產(chǎn)效率，一般是應(yīng)用在批量的生產(chǎn)中。采用其它夾具比較費(fèi)工，能減輕工人勞動(dòng)力，并且可提高生產(chǎn)率，但它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高。

通用銑削夾具是一種通用的、可調(diào)的夾具、虎鉗、分度頭和三爪卡盤等。

本文就是根據(jù)客戶要求，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)及形狀，設(shè)計(jì)一套能在CNC加工中心實(shí)現(xiàn)快速加工的專用夾具。

3限位塊零件分析

學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心外接到茂名市某汽車配件公司的加急任務(wù)單，要求學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心在最短時(shí)間內(nèi)為他們加工一批限位塊配件(見(jiàn)圖1 )，學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心將這個(gè)任務(wù)下發(fā)給CNC教研組，并要求CNC教研組按時(shí)完成加工任務(wù)。

4限位塊的工藝分析

該限位塊毛坯的主體形狀(包括4個(gè)通孔）由鑄造成型(見(jiàn)圖1)，通過(guò)對(duì)限塊位的零件圖分析，和與該汽車配件公司的溝通，可知，學(xué)校要對(duì)限位塊的加工部位有兩個(gè):①對(duì)限位塊筋板的/?60mm圓弧面修整成形，要求有較好的線輪廓度;②對(duì)限位塊底板輪廓(含兩個(gè)/?60mm圓弧面)修整成形。

由于這兩個(gè)加工位置并不在同一平面內(nèi)，而是處在兩個(gè)相互垂直的平面內(nèi)，因此，如果采用通用的夾具(如機(jī)用臺(tái)虎鉗)進(jìn)行裝夾加工，則會(huì)遇到如下問(wèn)題:①每加工一個(gè)部位都要重新裝夾一次;②對(duì)工件進(jìn)行重新裝夾后，必須重新對(duì)刀、校正，找正加工位置;③每次只能加工一個(gè)工件。基于以上的原因，采用通用的夾具對(duì)限位塊進(jìn)行加工時(shí)，單件加工要進(jìn)行兩次裝夾、對(duì)刀、找正等操作，導(dǎo)致加工時(shí)間增加，工件質(zhì)量難以保證，經(jīng)濟(jì)效益降低，甚至不能如期完成加工任務(wù)。同時(shí)，如果選用萬(wàn)能夾具不可能對(duì)限位塊實(shí)行快速加工，如果選用多工位夾具則使夾具復(fù)雜化，且價(jià)格昂貴。因此，為保證按時(shí)完成加工任務(wù)，并滿足客戶的質(zhì)量要求，對(duì)這批限位塊的快速加工應(yīng)滿足以下要求：

(1) 工件的定位簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，裝夾容易、快速和有效。

(2)  只采用一次裝夾，就可以完成工件的加工。

(3 )最好能同時(shí)加工多個(gè)工件。

(4) 利用CNC加工中心的編程加工功能，預(yù)編加工程序，一次對(duì)刀，然后自動(dòng)完成加工工件。

因此，建議利用學(xué)?，F(xiàn)有的CNC加工中心對(duì)這批限位塊進(jìn)行加工，并設(shè)計(jì)了一套專用加工夾具，可以對(duì)限位塊實(shí)行快速加工，同時(shí)保證加工質(zhì)量。

₅夾具的結(jié)構(gòu)5.1夾具的結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上對(duì)限位塊的加工工藝分析，設(shè)計(jì)了一套
專用加工夾具(見(jiàn)圖2)，這套夾具可以同時(shí)裝夾兩個(gè)限位塊進(jìn)行加工，并且兩個(gè)限位塊的加工采用一次裝夾、對(duì)刀、找正等操作，就可以完成兩個(gè)限位塊的兩個(gè)位置的加工，大大縮短了加工過(guò)程中的對(duì)工件反復(fù)進(jìn)行的裝夾、對(duì)刀和找正等操作的時(shí)間，對(duì)限位塊實(shí)行快速加工，同時(shí)也能保證加工質(zhì)量，因而可以有效提高經(jīng)濟(jì)效益，如期完成加工任務(wù)。

5.2限位塊的定位

加工過(guò)程中，為減少每次對(duì)工件裝夾后進(jìn)行對(duì)刀、找正的時(shí)間，必須對(duì)限位塊進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。根據(jù)工件的6點(diǎn)定位原理，由于限位塊的毛坯件已有四個(gè)通孔，因此對(duì)限位塊的定位采用最基本的“一面兩孔”的定位方式，“一面”是指限位塊的底面，“兩孔”為限位塊同側(cè)的兩個(gè)通孔，具體做法：

在夾具的L形活動(dòng)板的A面靠直角邊的一側(cè)設(shè)計(jì)兩個(gè)(^)8mm的銷釘，安裝時(shí)將限位塊的兩個(gè)通孔裝入兩個(gè)銷釘內(nèi)，則可以對(duì)限位塊實(shí)行有效的定位。因這個(gè)夾具一次裝夾同時(shí)加工兩個(gè)限位塊，共有4個(gè)定位銷釘，為保證這兩個(gè)限位塊的準(zhǔn)確加工位置，這4個(gè)定位銷釘?shù)膱A心必須在一直線上，且與L形板邊平行，如圖3所示。

5.3限位塊的夾緊

在對(duì)限位塊實(shí)行定位后，利用限位塊的另一側(cè)的兩個(gè)通孔，將兩個(gè)M8mm螺栓穿過(guò)通孔，旋人L形活動(dòng)板A面的螺孔內(nèi)，從而將限位塊夾緊在L形活動(dòng)板的A面，如圖4所示。

圖4限位塊的夾緊由于本夾具利用限位塊自有的兩個(gè)通孔定位，再利用另兩個(gè)通孔進(jìn)行夾緊，因此與之配套的L形活動(dòng)板上的兩個(gè)銷釘?shù)闹行募皟蓚€(gè)螺孔中心的位置要有很好的位置度，即與限位塊四個(gè)通孔的中心偏差太大，加工夾具時(shí)可以限位塊配鉆，以減少誤差，避免在限位塊裝夾產(chǎn)生干涉。

6夾具的工作原理及加工操作流程

工作原理：利用L形活動(dòng)板的90。轉(zhuǎn)位，加工時(shí)，限位塊實(shí)行一次裝夾就可以進(jìn)行兩面加工，如圖5、圖6所示。

圖6夾具90°轉(zhuǎn)位加工筋板圓弧示意圖加工時(shí)，夾具的操作流程如下：

⑴先將夾具安放在工作臺(tái)上，用壓塊夾緊并找正。⑵再將兩個(gè)限位塊安裝在L形活動(dòng)板A面，夾緊。

(3) 然后將L形活動(dòng)板A面用壓塊固定在夾具的底板上。

(4) 移動(dòng)銑刀，找正加工位置，記錄好A向加工時(shí)刀具座標(biāo)，待下次加工時(shí)應(yīng)用。

(5)  按預(yù)編的加工程序，啟動(dòng)加工中心，對(duì)限位塊的底邊(含兩個(gè)/?60mm圓弧面)進(jìn)行修整加工。

(6)  加工完畢，松開(kāi)A面的壓塊，將L形活動(dòng)板翻轉(zhuǎn)90°，再將B面固定在夾具底板，記錄好B向加工時(shí)刀具座標(biāo),待下次加工時(shí)應(yīng)用。

(7)  按預(yù)編的加工程序，啟動(dòng)加工中心，對(duì)限位塊筋板上的i?60圓弧面進(jìn)行修整加工，加工完畢，將L形活動(dòng)板回轉(zhuǎn)90°到A向，將兩個(gè)加工好的限位塊取下。

(8)  重復(fù)進(jìn)行下一次加工。

7效果

本夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，使用靈活方便，學(xué)校也采用了這個(gè)夾具對(duì)這批限位塊進(jìn)行加工，大大提髙了工作效率，提前完成了加工任務(wù)，產(chǎn)品質(zhì)量也符合客戶的要求。