电极专用夹具（精选5篇）
电极专用夹具 篇1
0 引言
随着模具应用的高速发展, 电火花成型机床因适用高硬度、难加工以及复杂型腔的导电材料的加工而被广泛用于模具加工。在电火花加工中, 由于不同工艺条件需要使用不同的电极, 电极夹具是电火花加工中不可或缺的部件。现有的电火花机床放电加工, 电极的装夹主要有两种方式:1) 通过各式的连杆装置装夹, 如加工电极和连杆装置一体加工, 直接使用, 存在成本高的问题;2) 在电极上加工螺纹孔, 根据需要选择标准件螺栓和电极连接到一起使用, 是目前最常用方式, 但存在材料浪费, 加工成本有待进一步控制。本文介绍一种功能多样, 装夹方便, 节约电极材料, 降低成本的电火花加工专用电极夹具。
1 专用夹具的组成
多功能电火花电极专用夹具的组成结构如图1所示。
连接杆1和加长连接杆5可与电火花机床主轴联接。连接杆1可与加长连接杆5连接, 实现Z方向加长。连接杆1与固定压板2通过滚珠轴承4和连接螺钉6实现联接固定, 能实现90°旋转。固定压板2与活动压板3通过连接螺钉8联接, 电极通过定位调节螺钉与夹紧螺钉7、8、9夹紧在固定压板2与活动压板3之间。
1.连接杆2.固定压板3.活动压板4.固定压板滚珠轴承5.加长连接杆6.连接杆固定螺钉7.定位调节螺钉8.活动压板连接螺钉 (电极夹紧螺钉) 9.电极夹紧螺钉
这套夹具核心设计组成部件为连接杆1、固定压板2、活动压板3, 其它组成部件都选择标准件。如:固定压板滚珠轴承4为型号626的标准件深沟球滚珠轴承;加长连接杆5可根据加工零件的深度选择不同规格标准件M10的螺栓;定位调节螺钉与连接螺钉7、8、9可根据夹紧电极大小选择合适长度的标准件M10内六角螺钉。整套零件需要加工的部件1、2、3工艺过程简单, 而且也不需要太高的精度, 夹具安装在电火花机床主轴上, 再夹紧电极, 通过主轴调节螺钉调节找正。
2 专用夹具在电火花加工中的应用
电火花加工技术日新月异的发展, 机床厂家也对生产技术进行改进, 向着精密化, 智能化、自动化、复合化发展, 三轴电火花机床因此被广泛应用, 可以实现X、Y、Z三轴全部由机床控制, 可加工出更复杂的型腔。这套夹具不管在普通电火花机床还是在三轴电火花机床中, 都可以广泛使用。下面介绍这套夹具的使用方法。
1) 夹具的安装与调整。本夹具设计了连接杆1和加长连接杆5, 根据加工电极深度要求, 把连接杆1或加长连接杆5直接装在电火花机床主轴的钻夹头上锁紧。
2) 电极的装夹。根据电极的形状、大小, 可选择不同的装夹方式如下:
a.电极装夹宽度小于30 mm情况下, 通过连接螺钉8把固定压板2与活动压板3锁紧, 把电极放在固定压板2与活动压板3之间, 通过电极夹紧螺钉9把电极夹紧装夹在夹具上, 如图2所示。
b.电极装夹宽度大于30 mm小于70 mm情况下 (装夹宽度大于70 mm的情况下不建议使用本夹具装夹) , 通过连接螺钉8把固定压板2与活动压板3调整到合适的宽度, 把电极放在固定压板2与活动压板3之间, 调整定位调节螺钉7, 通过锁紧连接螺钉8把电极夹具在夹具上, 如图3所示。
c.加工深腔侧面的情况下, 根据加工深度选择长度合适的标准件M10的螺栓 (加长连接杆5) 与连接杆1通过螺纹连接, 松开连接杆固定螺钉6, 旋转至90°位置锁紧, 装夹电极, 即可实现深腔侧面的放电加工, 如图4所示。
d.加工深腔小电极的情况下, 根据加工深度选择长度合适的标准件M10的螺栓 (加长连接杆5) , 在小电极底面加工M10螺纹孔, 把电极直接装夹在加长连接杆5上, 即可实现深腔小电极的放电加工, 如图5所示。
3) 电极调整。在电火花加工设备上, 电极通过专用夹具装夹在主轴, 需要通过打表或者放电加工找正电极与工件的相对位置, 夹具和电极作为一个整体, 通过调节电火花机床主轴上的6个调节螺钉, 确定电极的位置关系。如需调整较大角度, 可直接松开连接杆固定螺钉6, 调整电极角度, 再通过主轴上的六个调节螺钉调整。
4) 电火花加工。零件与电极找正完成后, 启动放电加工程序, 即可进行放电加工。如同一电极需在不同表面加工时 (零件装夹底面除外) , 只需要调节夹具角度与主轴上的6个调节螺钉找正, 无需重新拆装电极与零件, 即可实现放电加工。
3 专用夹具设计特点
1) 提高生产效率。专用夹具的设计采用各种快速高效的装夹机构, 缩短辅助时间, 提高生产效率。
2) 工艺性能好。专用夹具的结构简单、合理, 便于制造、装配、维修等。
3) 使用性能好。专用夹具的操作简便、省力、安全可靠, 可实现电极90°旋转, 在三轴电火花机床中可实现一次装夹找正零件, X、Y、Z轴三个方向的放电加工, 无需重新装夹找正零件。
4) 经济性好。专用夹具尽可能使用了标准件, 力求结构简单、制造容易, 以降低夹具的制造成本;电极上也不用加工螺纹孔, 减少加工工序, 节约材料, 降低生产成本。
4 结语
本文介绍的多功能电火花专用夹具结构简单, 制造容易, 适用于普通电火花机床与三轴电火花机床各类电极的装夹, 应用范围广、操作简便、安全可靠, 是一套功能全面、经济性能高的电火花专用夹具。
摘要：采用了各种快速高效的装夹机构设计夹具, 操作方便, 可缩短辅助时间, 提高生产效率, 节约材料, 降低生产成本, 在电火花机床加工中可广泛使用。
关键词：电火花加工,电极专用夹具,夹具设计
参考文献
[1]董海涛.一种简易的电火花专用夹具[J].机械工程师, 2012 (4) :108-109.
[2]吴拓.简明机床夹具设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2010.
特殊专用工装夹具 篇2
1 特殊专用离心式弹性夹头
(1)工作原理
图1所示的特殊专用离心式弹性夹头是用来装夹轴销类或套类零件外圆表面的。夹具体1以上止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)连接,开动机床前将工件9放入弹性夹头7前端的孔中,当机床带动夹具开始旋转后,离心重块8(数只)在离心力的作用下,绕销6作逆时针方向摆动,其左端部即压缩柱塞3,柱塞3继而压缩浮动介质4使拉杆2左移。由于拉杆2的右端是以螺纹与弹性夹头7的螺孔相连接,因而拉杆2左移时,弹性夹头7也随之左移,其右端则由于受夹具体1锥孔的强迫而产生弹性收缩,从而夹紧工件9的外圆表面,此时便可进行切削加工。加工完毕后机床主轴停止旋转,由于弹性夹头7的锥体与夹具体1之间为非自锁配合,所以弹性夹头7会自动恢复变形而松开工件。
1.夹具体2.拉杆3.柱塞4.浮动介质5.防护罩6.销7.弹性夹头8.离心重块9.工件图1特殊专用离心式弹性夹头
(2)特殊专用夹具的特性
1)优点:轴向尺寸较小,结构较为紧凑,且由于采用浮动介质4而使得拉杆2的后移机构变得简单可靠。此外,由于离心重块8的绝大部分质量集中在夹具前端,因此,夹具体1上安装离心重块8的部位的加工工艺性较好[1]。为了防止夹具在高速旋转时可能发生的偶然事故,在离心重块8的外部设置了防护罩5。
2)缺点:离心重块8与销6、离心重块8与夹具体1上的槽之间的配合要求较高,否则重块可能会出现卡滞现象。
(3)需注意的问题
具体设计这类特殊弹性夹头时,应注意以下几点。
1)弹性夹头7锥部之锥角应在非自锁范围内,以免机床停车后无法松开工件。
2)弹性夹头7与夹具体1的孔之间一般应加一过渡套,以延长夹具体的使用寿命。此外,当工件直径发生较大变化时,也便于更换过渡套及弹性夹头。
3)与浮动介质4相连通的有关部位应注意采取适当密封措施。
在这里值得指出的是,图1所示的特殊专用离心式弹性夹头结构也完全可以移植用于设计专用离心式弹性胀套,用来夹紧盘套类工件内孔(具体结构略)。
2 特殊专用离心式端面拨动顶尖
(1)用途
在工件加工中用轴类零件两端的中心孔进行定位,依靠拨爪拨动工作端面来传递切削加工时所需运动及动力的车床夹具习惯上称之为端面拨动顶尖。这种端面拨动顶尖由于工人装夹劳动强度低,可不停车装卸工件,可在一次装夹中完成所有外表面的加工,且具有综合加工效率高及工件各被加工表面之间相互位置精度高等一系列优点,因而日益受到重视。但是,目前的端面拨动顶尖结构一般仅限于尾座力顶紧式的,即工件通过尾座力的作用向主轴方向移动而使得端面拨动顶尖的拨爪夹紧工件端面,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。这种尾座力顶紧式端面拨动顶尖的显著缺点一是操作工人仍有一定劳动强度,二是尾座力的大小不易控制和掌握,造成实际切削用量的选取有很大盲目性[2]。为了克服尾座力顶紧式端面拨动顶尖的上述缺点,设计了如图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖。
(2)工作原理
夹具体1以止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)配合连接,其前端部锥孔中装有固定顶尖11。当工件12在尾座顶尖与固定顶尖11之间获得正确定位后,即可开动机床。在离心力的作用下,数只圆柱型离心重块2向离心方向运动,其右侧面的斜面推动钢球7向右移动,进而通过浮动介质9使拨爪10右移,拨爪10前端的刃部便微量嵌入工件12的左端面中,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。切削加工完毕后机床停车,圆柱形重块2在钢球3及弹簧4的作用下复位,拨爪10失去对工件端面的顶紧力,便可取下工件。使用圆柱形重块2的离心式夹具较图1所示的杠杆式夹具从结构方面来说更为简单紧凑,加工工艺性也有较大地改善,且重块不易出现卡滞现象。
在具体设计图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖时,对重块2与夹具体孔之间的配合应适当选取,并在结构方面采取一定措施,保证重块2能在夹具体1的孔中滑动自如。此外,对拨爪10应设置保持机构,以防止其滑出[3]。
1.夹具体2.离心重块3.钢球4.弹簧5.防护罩6.挡圈7.钢球8.螺钉9.浮动介质10.拨爪11.顶尖12.工件
(3)特殊专用夹具的特性
特殊专用离心式端面拨动顶尖相对尾座力顶紧式来说,其优越之处除了能显著减轻工人劳动强度外,另一个非常突出的优点是其允许的极限切削用量可通过切削实验来进行确定,这对于指导实际切削加工过程具有重要意义。
3 结束语
由上述两种典型的特殊专用离心式夹具可以看出,特殊专用离心式夹具的结构研究还有很大的拓展空间。金属切削加工高速化的潮流已随着刀具材料与机床技术的发展而兴起,这无疑为特殊专用离心式夹具提供了一个很好的发展机遇。可以断定,随着机械制造技术的不断发展,特殊专用工装夹具将发挥重要的作用。
摘要：介绍为提高劳动生产率和降低加工成本,在进行各类机械加工时有效地利用特殊离心式专用夹具的方法。零件旋转时产生的离心力,既能夹紧又可固定零件;停止旋转后随着离心力的消失,零件处于自由状态,可轻松装卸零件。采用特殊专用工装夹具既保证了工件的加工精度,又稳定了产品质量,还可改善工人劳动条件,保证安全生产,进而扩大机床工艺范围。
关键词：专用工装夹具,弹性夹头,拨动顶尖,离心力,夹具体
参考文献
[1]陶崇德.机床夹具设计[M].上海:上海科学技术出版社,2005.
[2]李家宝.夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2000.
摇臂槽铣削专用夹具的设计 篇3
我校的实习车间在完成日常教学任务的同时, 承接对外来料加工。某客户要求我们在短时间内加工摇臂工件 (如图1) 上千件, 我校实习车间具有数字显示铣床等设备, 要在完成学校的教学任务的同时将这批工件按时交货就很困难。在分析摇臂工件时, 发现安装时较困难, 既有对槽底的位置要求, 同时有对称度的要求, 工件较长, 刚性较差, 装夹时易变形。为此, 我设计出一套适用于该摇臂工件的专用夹具。
1 夹具设计过程
1.1 摇臂工件的特点
工件的结构形状比较不规则, 臂部刚性较差, 从图中可以看出, 工件的其他部位已加工到位, 本工序只对摇臂工件的槽进行加工。即本工序需加工的尺寸有:1) 摇臂槽宽20±0.1 mm;2) 槽的位置及深度尺寸为51±0.8 mm;3) 槽两侧的对称度为0.20 mm。
经对零件分析和对比, 选择数显铣床加工。刀具选用直径为ф20的圆柱铣刀。该摇臂零件属批量生产。
1.2 夹具结构的确定
1.2.1确定定位方案, 设计定位元件
1) 自由度的限制。为保证摇臂槽相对外圆的对称度, 需限制工件沿X方向、Y方向的移动和沿Y轴、Z轴的转动;为保证摇臂槽深及位置的要求, 需限制工件沿Z方向的移动。综上所述, 应该限制工件的沿X、Y、Z方向的移动及绕Y轴、Z轴的转动5个自由度。
考虑到定位基准在选择时应尽可能遵循基准重合原则, 并尽量选用精基准定位。通过对零件图的分析, 选择ф38f9外圆作主要的定位基准, 见图1, 以保证槽的对称度的要求;选择端面B作定位基准, 见图2, 以保证槽的深度及位置精度的要求。
2) 定位元件的确定。由于该工件的加工属于批量生产, 用工件外圆准38f9定位, 内孔定位时容易磨损, 为此设计一个衬套。衬套尺寸如图3所示。压块采用槽面压块, 这样可以防止夹紧时有滑动, 材料选用45钢, 热处理后硬度为35~40HRC, 其他技术条件按GB2259-1980《机床夹具零件及部件技术条件》, 规格选用压块A20GB2172-1980。
3) 零件的定位简图如图4。
1.工件2.双向螺杆3.压块
4) 分析定位误差。
(1) 尺寸51±0.8 mm的定位误差。平面定位时, 基准位移误差忽略不计, △db=0, 由于定位基准与工序基准重合, 所以定位误差为零, 即△jb=0。
(2) 槽宽20±0.1 mm的定位误差。由于该尺寸由刀具决定, 所以不存在误差。
(3) 摇臂槽对称度的定位误差。该尺寸ф38f9的公差, 经查表可知标准公差为0.021 mm, 则对称度误差为0.042 mm。
5) 根据工件的受力分析, 确定夹紧方式, 设计夹紧机构。如图5, 铣削时工件主要受到铣削合力FZ的作用, 而FZ可分解为水平和垂直方向的切削力FH、FV。
查《机械设计手册》可知:
理论夹紧力Jo=FH+ (FV/t) , 实际夹紧力J=K·Jo。
已知:AZ=5, ap=20, af=0.15, do=100, z=12, CFZ=68.3, KFZ=0.965, t=0.15, K=2.5。
∴切削合力FZ=9.81×68.3×50.86×0.150.72×100-0.86×20×12×0.965=1 940 N
水平合力FH=1.1FZ=1.1×1 940=2 134 N, 垂直合力FV=0.3FZ=0.3×1 940=582 N, 计算理论夹紧力Jo=2 134+ (582/0.15) =6 014 N, 实际所需夹紧力J=KJo=2.5×6 014=15 035 N。
对工件分析及对各种夹紧进行对比, 本夹具的夹紧方案采用螺旋自动定心夹紧机构。因为该工件的定心精度较低, 螺旋自动定心夹紧机构能同时使工件得到定心和夹紧的效果, 而且该装置的定位和夹紧为同一元件, 并能以相同的速度同时相互移近或分开。该装置的定位部分能使工件的轴线或对称中心不产生位移而实现定心, 并对工件进行夹紧, 所以本夹具采用该夹紧机构, 如图6。
该机构的夹紧力主要由双向螺杆承担, 根据实际所需要的夹紧力, 由《机械设计手册》可查得选用M28的双向螺杆时, 可满足使用要求。
6) 定向键和对刀装置设计。
(1) 定向键。定向键安装在夹具底面的纵向槽中。夹具通过定向键与铣床工作台T型槽的配合, 使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的相互位置。
常用的矩形断面定向键有两种结构形式, 根据所选铣床T型槽的宽度, 决定选用2个宽度B=16 mm、公差带为h6的B型定向键来确定夹具在机床上的位置。材料为45钢, 热处理40~45HRC, 其他技术条件按GB2259-1980《机床夹具零件及部件技术条件》。
(2) 对刀装置设计。夹具通过对刀装置对刀方便迅速, 但存在一定的对刀误差, 对刀精度不超过IT8级, 由于该零件在本工序的加工精度不高, 所以考虑设计对刀装置。对刀装置由对刀块和塞尺组成。对刀块制成单独元件, 用螺钉紧固在夹具体上。本夹具选用直角对刀块 (GB2242-1980) , 材料为20钢, 热处理渗碳深度0.8~1.2 mm, 硬度为58~64HRC, 其他技术条件按GB2259-1980《机床夹具零件及部件技术条件》。
对刀用塞尺的厚度一般为3~5 mm, 公差为h6。按GB2244-1980选3 mm塞尺, 材料为T8, 热处理后硬度为55~60HRC, 其他技术条件按GB2259-1980《机床夹具零件及部件技术条件》。
7) 夹具体的设计。常用的夹具体结构有三种:铸造结构、焊接结构、装配结构。综合夹具体的结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及具体条件等因素考虑, 本夹具体采用铸造结构, 材料为HT200, 该结构工艺性好, 可铸造出各种复杂的型面, 且抗拉强度大, 刚度和抗振性都较好。由于摇臂槽加工时的切削负荷较大, 所以决定选用该结构, 并在夹具体底部两端设计出供T型槽用螺栓紧固夹具用的U型槽耳座。
1.3 绘制夹具总图
夹具装配图如图7。
1.4 夹具工作精度分析
1) 摇臂槽宽尺寸20±0.1 mm由铣刀直接保证, 不必进行分析计算。
2) 摇臂槽对称度的分析计算。其尺寸准38f9的公差, 经查表可知标准公差为0.021 mm, 由于定位基准与设计基准不重合, 其误差为△jb=0.042 mm。
夹具定位工作面与夹具两定向键侧面的垂直度, 会导致对称度误差, 其误差约为0.03 mm;
定向键与工作台T型槽配合间隙同样会引起对称度误差, 所选用的定向键与T型槽的配合选用14H7/h6, 配合的最大间隙为0.029 mm, 两定向键的最大跨距为150 mm, 槽顶面离定位端面的距离为91 mm, 则误差为0.029÷150×91×2=0.035 mm。所以夹具部分的误差为0.042+0.03+0.035=0.107。
而工件对称度的允许误差为0.20 mm, 除夹具误差外, 留给工艺系统其它因素的误差为0.20-0.107=0.093 mm, 是可行的。
3) 槽底至工件定位端面的位置尺寸51±0.8 mm的分析计算。由于定位基准与设计基准重合, △jb=0, 但工件夹紧力的作用面是在槽的两外侧面上, 其对尺寸51±0.8 mm的影响为△p1=0.2÷91×46=0.1 mm。
1.扳手螺钉2.对刀块3.滑柱4.压板5.衬套6.定向键7.压块8.螺母9.双向螺杆10.夹具体11.卡块12.螺母
刀具系统尺寸误差约为△p2=0.03, 夹具部分误差为△j=△jb+△p1+△p2=0+0.1+0.03=0.13 mm。
该误差远小于工件的加工允许误差±0.8mm, 是可行的。
通过对夹具结构的选择、设计和夹具工作精度的分析计算, 该夹具能稳定可靠地保证工件的加工技术要求, 且结构简单、操作方便。
2 结语
该夹具在应用中, 极大地提高了生产效率, 而且产品的同一性高, 极大地降低甚至消除了因对刀误差等原因造成的产品报废, 节约了原材料。该夹具的使用, 确保了该产品保质保量按期完成。
参考文献
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杠杆臂翻转式专用夹具的设计 篇4
1.1 零件的作用
汽车自卸机构上的杠杆臂见图1，它位于自卸机构的端部。其主要作用是：(1)传力特性，使汽车自卸时获得卸货的驱动力;(2)运动特性，当汽车自卸时产生急回特性(指机构空回行程速度大于工作行程速度的特性)，以提高工作效率。
1.2 零件的工艺分析
杠杆臂共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求如图2所示：
(1)φ220+0.21mm与φ100+0.1mm孔距要求是78±0.06mm;平行度公差0.05mm;
(2)φ220+0.28mm的孔与φ13±0.25mm的孔相互垂直，孔距为15±0.035mm;垂直度公差0.05mm;
(3)保证A与B面的厚度为10mm, C与D面的厚度为25mm;
(4) B面与D面高度相距39.5±0.05mm。
2 工艺规程设计
2.1 确定毛坯的制造形式
工件材料HT200。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为20000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。价格低廉，铸造性和切削加工性都好, 这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。
2.2 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，具体工艺方案如下。
工序1：金属型铸造毛坯，保证工件基本尺寸;工序2：清砂;工序3：热处理;工序4：刷漆;工序5：铣削，以B、D面为粗基准，粗、精铣A、C平面，尺寸10mm、25mm留余量;工序6：铣削，以A、C面为基准粗、精铣B、D平面，至尺寸10mm、25mm，保证B、D面的尺寸公差要求;工序7：以C、D面为精基准，按要求钻削22mm孔;工序8：以D面和φ220+0.28mm孔为定位精基准，钻削φ100+0.1mm、准13±0.25mm的孔至尺寸要求。
3 专用夹具设计
设计本零件的第8道工序-钻削准100+0.1与准13±0.25相互垂直的孔时采用翻转式专用夹具。选择在加工中心上钻削，主要应考虑保证零件的尺寸要求(包括孔与孔的垂直距离、与端面的平行高度)，提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.1 设计主旨
本夹具如图3和图4所示，主要用来加工杠杆臂零件上的φ100+0.1mm、φ13±0.25的孔。工件以φ220+0.28孔及其B端面、R12处侧面在浮动V型块定位。并采用开口垫圈和螺母夹紧工件，夹紧机构较简单且夹紧可靠。钻削完一个孔后，翻转90°再钻削另一个孔。
3.2 夹具设计
(1)确定定位方案
由图2可知，杠杆臂共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。φ220+0.28孔及两头的上下端面均已加工。本工序在加工中心上钻削φ100+0.1、φ13±0.25孔，两孔线相互垂直，且有一定的尺寸和形位公差要求。为保证准100+0.1与φ220+0.28孔轴线距离78±0.06mm和平行度公差0.05mm，取φ220+0.28孔轴线为定位基准，为保证B面与D面的垂直距离39.5±0.05mm，取D面为定位面。为保证工件在夹具中处于准确的位置，定位元件选阶梯板和定位芯轴及V型块。
(2)确定夹紧机构和翻转机构
夹紧装置在夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置，夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。为了提高劳动生产率，在设计夹具时应首先考虑机动夹紧，而非手动夹紧。但是从经济上考虑，此零件用机动夹紧过于浪费，所以应该用手动夹紧，操作起来方便，简单。为了便于工件的装卸，本夹具通过螺母、开口垫圈压紧工件。
该工件上φ100+0.1、φ13±0.25两个孔互相垂直，因此设计了翻转机构，本夹具采用手拉式翻转定位操纵机构。通过销和带手柄螺母，翻转90°。要实现这个90°精度，需要翻转机构定位销孔达到一定的精度。
(3)设计对刀元件、连接元件及夹具体
对刀装置是由尺寸基准元件和对刀元件组成，用来确定刀具切削刃相对于工件或夹具的正确位置。本文选取适合加工中心的寻边器为对刀元件。
在加工中心上，夹具是利用底面和定位槽与铣床工作台面和T形槽面形成接触，从而确定夹具在工作台上的准确位置，并且利用螺栓压板压紧夹具。
夹具体是机床夹具的基础件，夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等;还要考虑便于装卸工件及在机床上固定，因此夹具体要有良好的结构工艺性和使用性，便于制造、装配和使用，同时应结构简单，操作方便、安全，在保证强度和刚度前提下，尽可能体积小。考虑到这些要求，本文采用灰铁铸造夹具体，厚度为22mm。
(4)切削力与夹紧力的计算(利用NOVEX切削数据计算V2.03)
(a) φ10+0.10的孔加工参数及计算如图5所示。
(b)φ13±0.25mm的孔加工参数及计算如图6所示。切削刀具：高速钢钻头，铰刀。
F(切削力)=(730+19+1920) N=2669N
在计算切削力时，必须考虑安全系数：
式中，K0-基本安全系数，K=1.2;K1-加工性质系数，K=1.2;K2-刀具钝化系数，K=1.0;K3-断续切削系数，K=1.2;K4-夹紧力的稳定性系数，K=1.3;K5-接触点情况系数，K=1.0;K6-手动夹紧时的手柄位置系数，K=1.0。
钻削时所需夹紧力：FW1=F×K=2669N×2.2464=5996N
螺纹夹紧力的计算
经查表得，M12螺母的FQ(作用力)=65N, FW2(夹紧力)=7200N。
则FW1
(5)定位误差分析
(a)尺寸公差分析
夹具上的φ10孔与φ22定位轴的轴线距离为78±0.015 (δκ1=0.030mm) 。
零件上的φ100+0.10与φ220+0.28孔轴线的距离为78±0.060 (δκ2=0.10mm) 。
则δκ1=δκ2/3
同理，夹具上的准22定位轴与准13孔的孔轴线垂直距离为15±0.015mm。
夹具上的基准面与准13孔轴线距离为12.5±0.05 (δκ1=0.10mm) 。
零件上的基准B面与基准D面相距25(δκ2=0.20mm)。
则δκ1=δκ2/2
(b)位置公差分析
如图7所示，定位基准与工序基准重合，ΔB=0;工件为未注公差的加工面时，按GB1184中9、10级精度的规定选取。
1.夹具体底板2.支撑板3.锁紧螺母4.阶梯板5.定位销6.V型块7.开口垫圈8, 10.螺母9.定位轴11.平垫圈
此夹具加工准100+0.10、准13两个交叉垂直孔所需的加工时间较少，且能满足精度要求，大大地提高了生产效率，降低劳动强度，花费的成本小。
摘要：文中阐述了杠杆臂翻转式专用夹具的设计方法。该夹具能够高效、准确地完成杠杆臂零件的装夹及杠杆臂上孔的加工, 并能缩短加工时间、降低成本。
关键词：杠杆臂,翻转式,专用夹具,钻削,加工中心
参考文献
[1]机械设计手册编委会.机械设计手册 (单行本) -零件结构设计工艺性[M].北京:机械工业出版社, 2007.
[2]王光斗.机床夹具设计手册 (第三版) [M].上海:上海科学技术出版社, 2000.
[3]王小华.机床夹具图册[M].北京:机械工业出版社, 1992.
扁体十字孔零件专用夹具设计 篇5
在发动机生产制造行业中, 其活塞处的扁体和十字孔零件, 单件或小批量生产时, 在数控车床中, 采用工序集中原则, 利用四爪卡盘, 合理安排加工工艺, 可以保证零件的尺寸精度。该加工方法使用四爪卡盘找正, 需要耗费大量的辅助时间, 导致生产效率低下。在大批量生产中, 通常需要车削完成后, 再进行扁体的铣削, 进行流水作业, 旨在提高生产效率, 但由于是工序分散加工, 车间之间转运零件时需要安排车辆, 无形中增加了产品成本, 因此, 本文通过设计专用夹具, 在数控车床中可以实现扁体的加工, 既可扩大机床工艺范围, 保证形位公差要求, 又可减少转运成本, 提高了生产效率。
1 零件图分析
该扁体零件的两侧平面, 对于阶梯孔的轴线有垂直度公差要求, 两侧面之间有平行度公差要求;扁体零件的十字孔, 对于阶梯孔有垂直度要求;且由于阶梯孔的直径较大, 在加工中, 兼备了薄壁零件的特点, 因此要特别注意薄壁零件容易产生震动和变形的问题。
2 专用夹具设计
2.1 定位方案的确定
以Φ40mm阶梯孔的轴线为基准, 可实现设计基准与定位基准重合。保证Φ20mm十字孔对阶梯孔轴线的垂直度。为保证Φ20mm十字孔两侧的同轴度, 可采用钻孔、粗、精车在一次装夹完成的方法。
为保证扁体零件图两侧平面的平行度, 可采用平面度和平行度较高的定位块进行定位。
2.2 导向方案的确定
为确保Φ40mm阶梯孔的轴线能够顺利定位, 特别制作与Φ40mm内表面相配合的小锥度心轴, 以实现顺利、快速的导向与定位。在导向装置中, 左右挖一个Φ30mm的孔, 以便内孔车刀一次性通过, 使Φ20mm十字孔一次装夹完成。
2.3 夹紧方案的确定
由于该扁体零件内孔较大, Φ70mm圆柱外侧面需要各车去5mm, 孔壁较薄, 使用径向夹紧方案时, 容易产生夹紧变形, 影响产品的形状和尺寸公差。因此本文采用M16六角法兰螺母搭配开口压块进行轴向夹紧的方案。
2.4 夹具体设计
夹具体采用角铁装置, 并且直接安装在花盘上, 将小锥度心轴安装在角铁上并进行精确找正, 使小锥度心轴垂直于角铁底座, 且角铁回转中心和小锥度上方孔回转中心重合。
为防止角铁在加工过程中变形, 从而影响扁体零件的形位公差, 可增加辅助支撑, 在角铁底部两侧, 安装肋板, 增强夹具整体的刚性。
2.5 夹具装配示意图
加工流程如下:将工件以Φ40mm内孔为轴向基准, 以工件两端任何一个平面为径向基准, 安装在小锥度心轴上, 并使用六角法兰螺母和压块轴向夹紧, 从而加工扁体的一个侧平面, 之后进行钻孔、粗精加工Φ20mm内孔表面;将六角法兰螺母旋松, 将定位块放入夹具体, 以保证加工侧面精确旋转180度, 之后通过六角法兰螺母和压块夹紧工件, 进行第二个侧面的加工。加工完成后, 直接将六角法兰螺母松开, 将开口压板取出, 即可更换下一个扁体零件。
综上, 以笔者从业多年的经验, 不借助专用夹具进行找正、拆装该工件时, 单个零件辅助时间约为5-7分钟, 使用专用夹具进行加工时, 无需找正, 从安装、加工到拆卸工件, 所用辅助时间共为1分钟, 在保证精度的前提下, 生产效率提升了500%-700%, 大批量生产中, 该专用夹具的使用, 既扩大了数控车床的工艺范围, 又可实现快换, 大大节约了辅助时间, 降低对操作者的技术要求, 提高了产品的生产效率。
参考文献
[1]高鹏.扁体十字孔三件套的加工[J].价值工程, 2015 (17) .
[2]欧阳可良.数控加工专用夹具设计[D].广东工业大学, 2012.