三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的夾具設(shè)計(jì)
2023-2-15 來(lái)源：- 作者：周列 葉健鋒
摘要：夾具是三軸數(shù)控銑床的機(jī)械加工過(guò)程中非常重要的工裝設(shè)備，作用在于能夠明確工件和刀具相互之間的對(duì)應(yīng)位置，對(duì)工件夾緊使其處于牢固狀態(tài)，通過(guò)夾具的應(yīng)用能夠增強(qiáng)工件的生產(chǎn)量，拓寬機(jī)床的應(yīng)用范圍。近年來(lái)在數(shù)控技術(shù)快速進(jìn)步的過(guò)程中，數(shù)控加工技術(shù)開(kāi)始被廣泛運(yùn)用，三軸數(shù)控銑床的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，合理設(shè)計(jì)快速加工雙面零件的夾具勢(shì)在必行?；诖耍恼聦?duì)三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，提出幾點(diǎn)設(shè)計(jì)的建議，旨在為增強(qiáng)夾具應(yīng)用效果提供基礎(chǔ)性的幫助。
關(guān)鍵詞：三軸數(shù)控銑床；快速加工雙面零件；夾具設(shè)計(jì)
三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合加工的內(nèi)容、特點(diǎn)等合理設(shè)計(jì)夾具的裝備，盡可能縮短工件裝夾操作時(shí)間、對(duì)刀的處理時(shí)間周期，加快工作速度的同時(shí)提升工作效率和精確度，使其向著大批量生產(chǎn)的方向進(jìn)步，從而提高夾具的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。
1、三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的夾具設(shè)計(jì)必要性
1.1 保證加工效果和效益
如果在三軸數(shù)控銑床的機(jī)械加工環(huán)節(jié)使用常規(guī)的普通夾具，那么在每個(gè)工件生產(chǎn)期間都需要執(zhí)行 2 次裝夾處理和對(duì)刀處理工作，導(dǎo)致工作的時(shí)間周期延長(zhǎng)，質(zhì)量很難得到有效控制，甚至還會(huì)增加成本、降低企業(yè)的效益水平，并且無(wú)法滿足批量性生產(chǎn)的基本需求，嚴(yán)重制約加工的效果和效益。通過(guò)合理設(shè)計(jì)三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的夾具裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的底座位置的循環(huán)、反復(fù)定位，在每個(gè)工件的加工過(guò)程中都可以自動(dòng)化進(jìn)行對(duì)刀和裝夾處理，無(wú)需人工再次操作，不僅能夠縮短工作的時(shí)間，還能提高作業(yè)的精確度和準(zhǔn)確性。
1.2 預(yù)防加工問(wèn)題
如果在三軸數(shù)控銑床的機(jī)械加工環(huán)節(jié)使用傳統(tǒng)類型的直接性?shī)A具操作，例如：虎鉗夾具，在操作期間會(huì)出現(xiàn)正面、反面加工的過(guò)程中重新裝夾處理的問(wèn)題，在重新裝夾操作之后還需反復(fù)對(duì)刀和校正，以此保證工件位置的準(zhǔn)確性，在此情況下每個(gè)工件加工的過(guò)程中都需要執(zhí)行 2 次的裝夾工作、對(duì)刀工作和校正工作，浪費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)，也可能會(huì)出現(xiàn)誤差問(wèn)題，不能確保生產(chǎn)質(zhì)量，也無(wú)法提升效益水平，甚至無(wú)法按照工期的標(biāo)準(zhǔn)要求完成加工工作。在合理設(shè)計(jì)相關(guān)的夾具裝置之后，就能有效地應(yīng)對(duì)和解決問(wèn)題，提升裝由此可見(jiàn)，在三軸數(shù)控銑床的機(jī)械加工環(huán)節(jié)合理設(shè)計(jì)快速加工雙面零件的夾具，不僅可以提升生產(chǎn)工作效果和效率，還能避免出現(xiàn)不必要的成本消耗問(wèn)題，保證整體的
生產(chǎn)效率和效益。因此，在具體的加工環(huán)節(jié)中需按照雙面零件的毛坯材料成型尺寸的規(guī)格指標(biāo)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具結(jié)構(gòu)，以保證企業(yè)能夠高質(zhì)量、精準(zhǔn)性地進(jìn)行雙面零件的生產(chǎn)加工。
2、 三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的夾具設(shè)計(jì)措施
雙面零件的生產(chǎn)和傳統(tǒng)類型單面零件存在一定的差異性，雖然使用三軸數(shù)控銑床中的常規(guī)夾具，也可以起到加工作用，但是很容易出現(xiàn)浪費(fèi)時(shí)間的問(wèn)題，不能保證生產(chǎn)周期符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)嚴(yán)重影響效益水平，因此企業(yè)應(yīng)按照三軸數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)與雙面零件的情況合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具，保證結(jié)構(gòu)形式的完善性，使夾緊度的程度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。主要的設(shè)計(jì)建議如下。
2.1 完善結(jié)構(gòu)形式
首先應(yīng)重點(diǎn)分析零件毛坯料的成型尺寸指標(biāo)，反復(fù)進(jìn)行定位處理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具結(jié)構(gòu)，例如：若所需要加工的雙面零件毛坯成型的尺寸為 25mm×25mm 的方形底座，那么在定位之后就應(yīng)將夾具的尺寸控制為 55mm×20mm× 40mm，凹槽部分的尺寸設(shè)計(jì)22.5mm×15mm×25mm，凹槽內(nèi)部設(shè)計(jì)成 R5mm 的圓角結(jié)構(gòu)，使得毛坯方形底座能夠快速、便利地設(shè)置在凹槽的內(nèi)部區(qū)域，形成一定的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式。但是需要注意，所設(shè)計(jì)的圓角結(jié)構(gòu)尺寸需要小于毛坯方形底座的圓角部分尺寸指標(biāo)，以此增強(qiáng)工件定位操作的便利性。為增強(qiáng)工件的夾緊效果，可以在左端面的位置設(shè)計(jì)螺孔，右側(cè)的位置上方設(shè)計(jì) R5mm 的凸緣結(jié)構(gòu)，在工件加工期間起到限制性作用。在夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域檢查分析不同夾具結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用效果，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的凹槽尺寸、凹槽內(nèi)部圓角尺寸，分析不同形式的生產(chǎn)精確度、夾緊度、定位合理性，最終探索研究出符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，這樣不僅能夠確保夾具應(yīng)用的質(zhì)量和性能，還能避免出現(xiàn)雙面零件加工的不足、問(wèn)題、缺陷。
2.2 合理設(shè)計(jì)工件的定位形式
要想確保整體生產(chǎn)加工的精確度水平，在數(shù)控銑床進(jìn)行雙面零件加工的過(guò)程中，應(yīng)保證工件在銑床上的位置準(zhǔn)確性，進(jìn)行精準(zhǔn)的定位操作，在定位期間可以利用夾具中的定位元件和工件定位基準(zhǔn)面之間的配合或者是互相的接觸完成定位操作。為保證二者之間配合的精準(zhǔn)度，需要結(jié)合工件定位基準(zhǔn)面的形狀特點(diǎn)，合理選擇相應(yīng)的定位元件，使得夾具具有精確定位的功能。與此同時(shí)，需嚴(yán)格分析毛坯的情況，設(shè)定平面定位模式，借助三面定位的方式，將方形底座的右側(cè)區(qū)域與夾具凹槽的右側(cè)區(qū)域之間相互接觸，將方形底座的底部分和夾具凹槽的下部分相互接觸，將方形底座的底部區(qū)域和夾具凹槽的底部區(qū)域相互接觸，這樣可以實(shí)現(xiàn)工件自由度的限制性處理，提高其定位工作的準(zhǔn)
確性、精確度。
2.3 合理設(shè)計(jì)工件的夾緊部分
完成定位工作之后就要進(jìn)行夾緊操作，只有保證夾緊的合理性才能增強(qiáng)裝夾的準(zhǔn)確度，主要是因?yàn)閵A緊屬于裝夾期間非常核心的部分。一般在定位之后需要利用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形成夾緊力，將工件緊緊地壓在定位元件中，使其一直維持在準(zhǔn)確的位置，不會(huì)受到切削力作用、重力作用、離心力作用或是慣性力作用的影響出現(xiàn)位置的改變或是振動(dòng)的問(wèn)題，這樣不僅能夠增強(qiáng)生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，還能提升操作的安全性。
如果所需要生產(chǎn)的雙面零件毛坯尺寸很小，使用的是玻璃纖維材料或是其他輕質(zhì)型的材料，那么在夾具設(shè)計(jì)期間就可以設(shè)置螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，起到一定的加緊作用。此類機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單、夾緊力度很大，具有一定的自鎖性能，制造應(yīng)用的便利性高，因此可以設(shè)計(jì)在雙面零件的夾具結(jié)構(gòu)中，在夾具左側(cè)區(qū)域設(shè)計(jì) M8mm 螺栓，使其和右側(cè) R5mm 圓角之間相互配合增強(qiáng)夾緊的效果。簡(jiǎn)而言之，就是將毛坯材料方形底座設(shè)置在夾具凹槽中，完成精確定位操作之后，可以利用夾具左側(cè)的 M8mm 螺栓達(dá)到夾緊的目的，通過(guò)右側(cè)上部分的 R5mm 圓角在工作的方向進(jìn)行限制，提升加緊的可靠度。需要注意的是，夾緊部分設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中應(yīng)分析和研究不同夾緊設(shè)計(jì)形式、設(shè)計(jì)方式的應(yīng)用效果，統(tǒng)一其中的夾緊度控制標(biāo)準(zhǔn)，保證夾緊的尺寸、規(guī)格、體系等都與設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)相符，不會(huì)發(fā)生夾緊不合理、不良的現(xiàn)象，切實(shí)提高整體操作的規(guī)范性水平。
2.4 合理設(shè)計(jì)夾具的加工流程
三軸數(shù)控銑床快速加工雙面零件的過(guò)程中，所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)保證操作流程的可靠性、可靠度，避免因?yàn)椴僮髁鞒滩缓侠矶绊憫?yīng)用的效果和性能。
（1）應(yīng)先使用常規(guī)的虎鉗裝置進(jìn)行夾具的裝夾處理，然后在夾具的凹槽位置中設(shè)置毛坯材料，精準(zhǔn)定位之后利用螺栓進(jìn)行夾緊，然后做校正處理、對(duì)刀處理。
（2）根據(jù)程序系統(tǒng)中預(yù)先所編程的加工模式，對(duì)零件的正面進(jìn)行加工處理，將其修正成設(shè)計(jì)的形狀、外形，在此期間應(yīng)該注意使用夾具的刀端對(duì)正面輪廓部分做粗加工處理，然后進(jìn)行周圍輪廓的半精加工，通過(guò)大直徑球刀對(duì)曲面進(jìn)行精加工，然后利用小直徑球刀再次對(duì)表面區(qū)域進(jìn)行精加工，或者做拋光處理。
（3）完成所有的正面加工操作任務(wù)之后將螺栓松開(kāi)，去除工件之后反面裝夾，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序要求完成反面的加工工作，在操作過(guò)程中先進(jìn)行反面輪廓的粗加工，然后進(jìn)行周圍輪廓的半精加工處置，之后使用大直徑的球刀對(duì)曲面做精加工處理，通過(guò)小直徑的球刀進(jìn)行表面區(qū)域的精加工處理，并且執(zhí)行拋光操作。實(shí)際操作的環(huán)節(jié)中應(yīng)該注意根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序標(biāo)準(zhǔn)和流程要求完善整體的加工工作體系，統(tǒng)一其中的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，避免因?yàn)椴缓侠聿僮?、不合理加工?/span>出現(xiàn)準(zhǔn)確性問(wèn)題或其他不足。
3、結(jié)束語(yǔ)
目前在數(shù)控銑床的雙面零件生產(chǎn)過(guò)程中，由于生產(chǎn)的批量規(guī)格不同、大小不同，各個(gè)形狀的工件裝夾方面、定位方面都存在一定的難度。只有合理設(shè)計(jì)不同型號(hào)的夾具和輔具，才能提升定位和裝夾的精確度，保證生產(chǎn)效率，有效預(yù)防出現(xiàn)廢品的問(wèn)題，增加生產(chǎn)工作的效益。上述所提出的數(shù)控銑床雙面零件加工過(guò)程中夾具的設(shè)計(jì)措施，不僅可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)形式，還能提升操作的便利性與靈活性，保證生產(chǎn)工作的效果，在規(guī)定的周期時(shí)間范圍之內(nèi)高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)化地完成生產(chǎn)任務(wù)。
來(lái)源：佛山市南海區(qū)第一職業(yè)技術(shù)學(xué)校 ，鶴山市粵寧數(shù)控機(jī)床有限公司
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