浅谈专用夹具在零件加工中的运用
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摘要：通用机械加工技术越来越受到变革挑战。随着机械加工的进步和拓展，我们通过对机床专用夹具的工作效率、零件精度、加工能力和材料选用等几个方面进行探讨，解决了在零件加工中的一些实际难题,使专用夹具功能达到较高的生产效率,提高了我们在机加工方面的工艺性,在保证工序能力稳定方面起到了较好的关键作用
关键词：专用夹具、运用,
中图分类号：C35文献标识码： A
引言:在通用机械加工过程中通常采用很多的工装夹具来加工完成一种产品或完成一批产品,往往会使加工件的质量不稳定,生产效率也不高,这样也会给生产管理带来了一个十分束手的问题,因此,探讨专用夹具在机械加工中有效运用技术,不仅有助于合理改进加工工艺,而且也能够发挥机床的加工优势,从而提高加工质量和生产效率。所以开发专用夹具应用越来越受到企业生产管理者的重视。选用中怎样才能够统一考虑工作效率、劳动安全、质量保证等问题，是我们思考的重点问题。实践表明：夹具的三点定位是必要和有效的。本文利用对机床专用夹具设计过程中的有关工作效率、几何精度、工序能力等几方面进行探讨、与运用.收到了较好的效果.
近年来，我们在BW150泥浆泵设备制造过程中，由于材料、工艺、设备条件和人为因素的影响，常用的钻铰削工装也逐渐地被磨损、变形等，随着使用次数的频繁增多,工装夹具误差也逐渐增大，劳动效率显得低下.现有的加工技术状态逐见产生劣化，不可避免地将出现各种各样技术问题,甚至会影响整机的水平。为此,对其中的连杆加工工艺进行了分析及其查找，从加工制造、装配调整、市场使用等几个方面进行了全面分析.把更重要的在于切削磨损提出有效的改进措施.几经我们技术人员到现场进行抽样调查,作了产品抽样分层数据收集,发现操作方法和工艺工装有较大的差距:①在泥浆泵零件的加工中,如连杆两孔的钻铰加工时常出现中心距定位不准,内孔间隙超差0.08MM,形位公差不能完全保证,且两孔平行度超差0.05毫米.②零件装配精度不能完全保证,返修件的比例居高不下,③泵件联轴器(端面离合器)传动噪音大,钻铰削端面孔质量不稳定④操作者的工作效率低下,身心易疲劳等等,针对这些因素,我 们从以下几个方面去做改进.
一.用三点定位专用夹具解决连杆零件的精度差的问题
开始时我们只是从简单的机械加工产生误差去分析原因.零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数,存在差异；发现原有的工艺并没有消除所加工出来的质量疑虑,由于加工因素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝对一致,总是存在这样和那样的加工误差。这时我们对工装夹具、机床和加工中刀具磨损作了一番检查。发现夹具的几何误差会使连杆孔的精度在相当程度上受到降低，因此我们认为在一定程度上夹具的误差对工件的加工精度有很大影响。如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响也是比较大的。如果刀具刀杆刚度不足，刀杆受力变形对孔加工精度也是有一定影响的。受热变形引起的误差对加工精度的影响也是不容忽视.机械加工的每一工序中，总要对工艺进行这样或那样的调整。由于调整不可能绝对地准确，当机床、刀具、工艺等条件固定后而又不作考虑因素时，那么夹具的影响对加工精度起到决定性的作用。为此,我们从工艺措施和工装夹具上作改进思考:
1)设计连杆专用夹具, 按照连杆的位置精度要求和工艺要求，应选ø26H7孔为主要定位基准是恰当的（见图一）.为使夹具结构简单，采用间隙配合的刚性心轴加小端面的定位方式（若断面B与孔A垂直度误差较大，则断面处应加球面垫圈）。同时为保证小头孔处壁厚均匀，采用活动V形块来确定工件的角向位置.2）确定导向装置。本工序小头孔的精度要求较高,一次装夹要完成钻―扩―粗铰―精铰四个工步，故采用快换钻套（机床上有相应地采用快换夹刀具）；又考虑到要求结构简单，且能保证精度，故采用固定钻模板.3）确定夹紧机构(见图一).理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，最终采用连杆三点定位方式。为简化结构，确定采用螺纹夹紧，在心轴上直接做出一段螺纹，并用螺母和开口垫圈锁紧.4）确定其他装置和夹具体。为了保证加工时工艺系统的刚度和减少工件变形，在靠近工件加工部位增加辅助支承。夹具体的设计通盘考虑，使上述各部分通过夹具体联系起来，形成一套完整的夹具。它即符合优质、高效的原则。又收到较好的效果.
二.从夹具上作技术改进 ，增加装夹功能：在机加工过程中，一机一夹给生产效率带来了不可避免的消耗。只有对加工对象进行详细的结构分析，梳理出它的共性,才能采取相应的改进措施.我们思考的原则是:开发专用夹具的多功能作用,在改进过程中,除控制工艺系统受力、受热变形，刀具磨损、测量误差等外,尽量设法使其转移到加工误差的非敏感方向，转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面. 通过对有密切联系的工件或夹具位置相互比较和检查，可大大提高生产效益。增加工装夹具的功能性,这是我们企业考虑改进的方向。为了可以省去划线，打样冲，目测钻孔这一过程，实现直接装夹，直接精确定位，直接钻削这一功能.原来的装夹方法在使用中极其不方便,后来我们改用多功能专用夹具,以摇杆的两杆为基准进行装夹.改进后的多功能专用工装(见右图).其操作方法是:利用废弃的台虎钳丝杠传动给活动钳身, 在钳身一端加装可更调压块,摇动手把,使丝杆带动可调压块,产生轴向推力，使杆件紧贴两个方形块的一侧面来夹紧工件的,从面保证了两腰形槽与大孔Φ15的相对位置精度,这样在对一些特殊盘杆类的零件十分可行，除此之外,还具有弯管及矫直功能,该功能的实现原理同样是利用丝杠的轴向推动力，活动端是装上凸形圆弧的活动推块，固定端是对称的两块可调模具方形挡块，且弯管时挡块也可以顺着弯管弯的角度而进行转动；同样在活动端装上一块三角形的顶块则可以实现管类及其板类工件的矫直. 所以一机多夹就显得尤为重要。
三.从夹具功能上去提高生产效率：
大家知道,钻削夹具改进作为优质和高效低成本为切入点,在保证质量的前提下，高效率是我们一直追求的重要方面，所谓“高效”是指夹具的工作效率最高。我们在泥浆泵体零件的专用夹具设计中，除了按照合理配置夹具的定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置等各个组成部分的生产效率外，装夹动作应准确、迅速、操作方便，在安全省力方面作了进一步的改进。如定位套上的内孔如果数量不菲的话,那么必需要运用专用高效快速的理念去作考虑.我们可选用平口钳身导轨在两端增设两件固定钳口,中间增设两件活动钳口,通过椭轮张紧原理使工件径向夹紧,达到高效快捷准确的目的,其结构是:在活动钳口下面铣出大于椭轮运动轨迹的位置空间,在椭轮的回程位子焊接可靠的把手.当手柄扳动到左和右的位置时,活动钳口通过导轨的导向作用就实现了向两侧扩张或收紧作用,在压簧的作用下,当手柄拨到中间位置时,活动钳口处于松开状态,起到拆除工件作用,此专用高效工装夹具能同时一并装夹4个工件,从而迅速完成定位套钻削内孔任务.详见图（三）,我们通过对此类工装的改进,,同时又起到了操作者手移动的距离和移动次数越少越好的效果,且操作手柄、杠杆、开关、显示装置在不改变或极少改变身置的情况下,尽量放在操作者的工作半径之内,尽可能采用联动夹紧机构,从而大大地缩短辅助时间,为防止工件在加工过程中因振动而松动，图中椭轮装置进入运动死点时有足够的夹紧力和自锁性能；为了此高效工装夹具的活动钳口和椭轮耐用可靠,均采用了45号中碳钢材料,在它的磨擦表面进行了淬硬处理,表面达HRC50.保证了夹具上的元件与机床的回转件不相碰，做到了安全可靠。也符合人的生理、心理特点.能够降低工人的劳动强度和对工人的技术水平要求，在操作者的视野中清楚明了、直观.
结束语：我们在生产泥浆泵的设备中,重视专用夹具的开发,解决了生产中的技术难题,大大地提高了操作者的劳动生产率,运用三点定位工装夹具加工连杆等盘杆类零件，保证加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数实际值与理想值一致,限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。是我们一直改进的目标 .按照这些误差的性质可归纳为以下这些方面:工艺系统的几何误差。工艺系统的几何误差包括机床的几何误差、调整误差,刀具和夹具的制造误差,工件的装夹误差以及工艺系统磨损所引起的误差。工件的残余应力引起的误差。因此,采用三点定位专用夹具获得较高的加工精度，从而保证加工质量和提高生产率，它给加工制造业的企业带来的实惠是明显的,有效提高工艺措施,始终是我们努力的方向。
参考文献：
[1]《成型铣齿加工过程中的切削热模型》,彭琪,黄筱调,张金,沈诣,高婷婷《机械设计》第29卷第6期2012年6月20日出版
[2] 《机床加工夹具及选用》主编 化学工业出版社2009年5月北京第一版
【作者简介】 刘云山 .江西九江市人. 现任广东技术师范学院天河学院教师.高级技师