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     摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展迅猛，加工效率和質(zhì)量均得到大幅度提高。同時(shí)，機(jī)械加工也逐漸趨于自動(dòng)化和數(shù)字化，如數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)解決了人力短缺、效率低等問題。但數(shù)字化加工的出現(xiàn)對(duì)夾具提出了更高的要求，對(duì)于現(xiàn)有圓盤類零件的銑床夾具安裝和拆卸復(fù)雜，嚴(yán)重影響工作效率。因此，筆者通過分析此類零件的加工工藝，明確零件的加工部位的技術(shù)要求，從夾緊裝置、輔助裝置、定位裝置、夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面對(duì)該類零件的專用銑床夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)了加工圓盤類零件的專用銑床夾具，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作安全方便、夾緊效率高等優(yōu)點(diǎn)，可滿足大批量生產(chǎn)的需求。

    隨著我國機(jī)械加工技術(shù)的不斷成熟，對(duì)于機(jī)床夾具的要求也越來越高。夾具在減少生產(chǎn)成本的同時(shí)，能大幅度提高工作效率；同一個(gè)夾具可以盡可能多地裝夾不同規(guī)格和形狀的零件；應(yīng)用場合多，可以應(yīng)用在各種現(xiàn)代化制造加工的場合以及對(duì)零件加工精度要求較高的場合；進(jìn)一步提高夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度；以液壓、氣壓作為夾緊裝置的源動(dòng)力，節(jié)省人力成本。夾具的發(fā)展大致可以分為三個(gè)階段：第一階段，夾具在各種零件的加工中僅僅被視為最基本的部分，只滿足被加工零件夾緊的要求；第二階段，由于被加工零件的精度要求越來越高，與被加工零件緊密接觸的夾具的精度和剛度要求逐漸提高；第三階段，數(shù)字化加工時(shí)代的到來，各種夾具的自動(dòng)化和適應(yīng)性得到進(jìn)一步提升。

    如今，機(jī)械加工已經(jīng)向著數(shù)字化的方向邁進(jìn)，比如，各種數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，它在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)無人加工，這極大地降低了人工成本且提高了生產(chǎn)效率。圓盤類零件在農(nóng)用機(jī)械中是一種常用的零件，筆者設(shè)計(jì)了加工圓盤類零件的專用銑床夾具，以滿足大批量生產(chǎn)的需求。

    被加工零件的零件圖如圖 1 所示，該零件材料選用的是 20Cr。這類零件雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是加工精度要求較高，可大批量生產(chǎn)。此加工過程采用數(shù)控加工工藝，不僅能大幅度提高零件精度，還能提高整體加工效率。根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)加工方法，對(duì)本零件進(jìn)行工藝分析。加工工藝路線如表1所示。

 

 

   

 

 

    3）精銑十字槽。根據(jù)零件圖上對(duì)于十字槽的加工要求，切削深度與十字槽深度保持一致，取6 mm；通過查閱《數(shù)控加工工藝與編程》，銑削速度取100 m/min；主軸轉(zhuǎn)速公式為 n= 1 000 Vc/πd，刀具直徑 d 為 8 mm，計(jì)算得轉(zhuǎn)速 n 為 1 955 r/min，實(shí)際取值 2 000 r/min；通過計(jì)算得進(jìn)給量為700 mm/min。

    1）夾緊系統(tǒng)的組成。夾具的夾緊系統(tǒng)由三部分組成，分別是動(dòng)力源、傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件。動(dòng)力源可以是液壓驅(qū)動(dòng)，也可以是電驅(qū)動(dòng)，但考慮成本和夾具的簡易性，本夾具動(dòng)力源采用人力；傳力機(jī)構(gòu)是動(dòng)力源和夾緊元件之間的重要媒介，傳力機(jī)構(gòu)能直接影響夾具的夾緊效率和夾緊的質(zhì)量，由于螺桿是最常用的傳力機(jī)構(gòu)，且具備良好的自鎖性，因此本夾具的傳力機(jī)構(gòu)選用螺桿；由于被加工零件為圓盤，同時(shí)考慮到加工精度，選用夾緊精度較高的v 形塊，v 形塊是標(biāo)準(zhǔn)件，易加工制造，且成本較小。

     

    2）定位鍵。為了確保夾具體與機(jī)床工作臺(tái)緊密貼合不發(fā)生相對(duì)位移，同時(shí)提高被加工零件的加工精度，夾具體與機(jī)床工作臺(tái)之間需要用定位鍵連接，且需要成對(duì)使用以進(jìn)一步提高連接的穩(wěn)定性。定位鍵有矩形和圓形兩種結(jié)構(gòu)，圓形定位鍵，一般應(yīng)用較少。矩形的定位鍵最常用，其又可以分為兩種結(jié)構(gòu)，一種是在鍵的側(cè)面開有溝槽的，鍵分為上下兩個(gè)部分，其中上部分與夾具體地面的縱向槽配合，部分與機(jī)床工作臺(tái)上的 T 形槽相配合；另一種是上下兩部分尺寸相同的矩形鍵，它經(jīng)常應(yīng)用在精度要求不高的場合。為了使夾具體與機(jī)床工作臺(tái)的緊密貼合，選用第一種矩形鍵。定位鍵的材料選用 45 鋼，熱處理為 35 HRC～40 HRC。

    1）夾具體結(jié)構(gòu)的選用。由于各個(gè)零件的加工要求均不相同，導(dǎo)致夾具體很難標(biāo)準(zhǔn)化。夾具體大體可分為開式、半開式和框式三種結(jié)構(gòu)，考慮到排屑，選用開式結(jié)構(gòu)；為使廢屑沿斜面自由滑下從而排出夾具體外，采用切屑自動(dòng)排除結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是在夾具體上表面專門設(shè)置斜面來排屑，適用于廢屑比較多的場合；考慮到夾具體能快速安裝于銑床上，在夾具體底部設(shè)置縱向T型槽。

    3）排屑機(jī)構(gòu)。排除廢屑一般有兩種方案：增大容屑空間和自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)。增大容屑空間是指進(jìn)一步增大儲(chǔ)屑槽的體積，以防止體積過小導(dǎo)致廢屑不能及時(shí)排出，從而影響到刀具的工作；自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)一般是設(shè)置斜面讓工作中產(chǎn)生的廢屑由斜面自由滑落，這種排屑方法結(jié)構(gòu)簡單、排屑效果好、能減輕夾具體整體的質(zhì)量，相比于增大容屑空間的方法，不需要額外設(shè)置儲(chǔ)屑槽。綜合兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選用設(shè)置斜面的方法以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排屑。

 

    筆者討論了數(shù)字化加工背景下機(jī)床夾具需滿足的要求，并針對(duì)圓盤類零件的銑床加工工藝，在機(jī)械設(shè)備制造、數(shù)控機(jī)加工工藝等課程的基礎(chǔ)下設(shè)計(jì)了該零件的專用銑床夾具，其具有結(jié)構(gòu)簡單、操作安全方便、夾緊效率高等優(yōu)點(diǎn)，使得圓盤類零件的生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步提高。同時(shí)，對(duì)其他類型機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。