高效装夹工件的研究

摘 要：在工装设计中，如何不断提高和稳定被加工零件的质量，如何不断提高零件加工的效率并降低工人的劳动强度一直是我们工装设计人员的努力方向。结合多年的设计经验，本文对发动机中摇臂类零件的工艺特点和加工流程进行了仔细的跟踪和调研，开发了这套全新的摇臂类零件平面铣削加工的高效快速工装夹具。同传统的工装相比它的主要特点有：a.效率高，传统的加工方法是单件装夹，单件加工，现在是八个零件同时装夹同时加工。液压夹紧，夹紧力均匀稳定，可以调整。b.零件加工质量稳定、零件的一致性好。c.采用液压夹紧技术降低了操作者劳动强度。

关键词：摇臂类零件；高效率工装；平面铣削加工

中图分类号：TG95 文献标识码：A

1 产品零件结构与加工工艺的分析

摇臂类零件的主流结构如图一所示。零件的材料：TC4,供料方式：冲切板材。它的形状主要由三个尺寸决定：长度L、大端直径d1、小端直径d2,零件的厚度H。毛料一般由模具冲裁成形，同一批毛料具有较好的同一外形尺寸。本工序是铣加工两个平面保证H尺寸。由图1可以看出:零件压紧的表面就时被加工的表面。这给工装设计带来了很大的麻烦。传统的设计就是分成两段进行加工，时需要倒换压板来完成另一段平面的加工。这种方法费力、费时，并且由于是分段加工，零件表明有明显的接刀痕迹。

2 设计要求

整体设计要打破传统设计思路，坚持创新，提升整个设计平台。

2.1 努力提升生产效率。要求多个零件同时定位和夹紧，对多个零件同时进行加工。

2.2 降低操作者工作强度，提高自动化程度。夹紧力由夹紧油缸调整控制，保证夹紧力要求均匀一致。

2.3 保证零件一次加工成型，不允许有接刀的痕迹。

2.4 整体结构要方便操作者调整、更换和使用。

3 结构设计

3.1 零件定位和夹紧

根据零件的特点，选定零件的侧面做定位基准，同时作为夹紧零件的承表面。零件的定位方式。见图2

3.1.1 油缸的压力推动楔块运动，将被加工零件夹紧：当油压卸掉后，弹簧的回复力是楔块松开，回到初始状态。

3.1.2 楔块的楔紧表面保持了一定的倾角，当楔紧时，保证被加工零件地面紧密地接触定位基准面。见图3

3.2 夹紧机构的确定

由于是多个零件同时进行加工，夹紧的动作要同时进行，必须保证多个零件同时保证夹紧，并且要保证每个零件的夹紧表面受力均衡一致。在设计中，楔块的移动方式，采用了单方向限制配合、另一个方向具有较大间隙的方法，见图4。由图4可以看出：

3.2.1 在限制配合的方向上，保证被加工零件紧密结合在夹具体上，确保加工尺寸H。

3.2.2 在另一个方向上，楔块在间隙范围内可以摆动。这种自适应的方式，使楔块能够与被加工零件的夹紧表面充分地接触，保证了夹紧力的均匀可靠。

3.3 夹紧与恢复

顶杆在液压油缸的作用下推动楔块、带动被加工零件靠紧定位端面。当夹紧力与油缸的压力平衡时，顶杆停止移动，并保持设定的油缸压力。（夹紧力的设定一定要保证正常的铣削加工要求）见图5。

液压油缸卸压后，楔块在弹簧力的作用下回复到初始的位置，等待下一次工作的开始。回复弹簧要具备一定恢复力，在油缸卸压时确保楔块回复到初始位置。（弹簧力要通过调整垫片来确定）

3.4 顶紧机构的设计

按照设计的要求，满足多个零件同时加工的高效思想，将顶紧机构进行了专门的设计。如图６所示。

在顶紧的过程中，滑块在滑座中作直线移动，带动顶杆夹紧工件。当顶杆的一端顶到楔块时，顶杆围绕O点做周向摆动，当顶杆的另一端也顶到楔块时，又继续做直线移动。直到顶紧工件。

3.5 液压夹紧

传统的工件夹紧方法都是操作者手扳螺母、螺纹旋进，逐个夹紧。每个工件的夹紧力变数很大，操作繁琐。液压夹紧的特点主要有：

3.5.1 夹紧力可以控制。根据工件夹紧和加工过程中的信息采集，调整系统压力，改变夹紧力的大小，保证工件的最佳加工状态。

3.5.2 夹紧力均匀一致。顶杆和楔块都是浮动状态，当油缸工作时，浮动的顶杆和楔块能够保证和全部的工件保持良好的接触和受压。夹紧力均匀一致。

3.6 液压元器件

（１）油缸设计要求是小流量、小行程、单方向施压。结构小、重量轻，满足经常搬动的要求。

（２）接头：快速、零泄露接头。满足经常拆卸的工作状况。

4 使用方法

参见图7操作方法简单省力。

（１）将工件按工艺要求依次在夹具上摆放规整。

（２）启动液压系统，工件按预定夹紧力均匀夹紧。（开始加工）。

（３）关闭油压，楔块自动脱开。（取出工件）。

本夹具的研发成功，是在工艺装备技术研究所领导、首席技术专家和相关技术人员共同努力的结果。到现场考察，请专业人士提出整改意见，前前后后经历了多次的反复和修改。它的主要特点是：稳定加工质量：多件同时加工，加工精度一致。生产效率高：多件同时加工，提高工效很多倍。采用液压装置：极大地降低了操作者的工资强度。现在我们正在加大力度，进一步完善和推广液压系统在工艺装配设计中应用的方法和思路，努力创造和提升工装设计的平台，为构筑二十一世纪先进的工艺装备而努力。

参考文献

[1]机械工业出版社1982年3月第一版《机械工程手册》第九卷《机械制造工艺》分册

[2]杨黎明.机床夹具设计手册第一版[M].国防工业出版社，1996（05）.

[3]国防工业出版社1978年3月第一版《航空工艺装备设计手册》《夹具设计》分册

[4]成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，1994（01）.

[5]雷天觉.液压工程手册[M].机械工业出版社，1990（04）.