高效裝夾工件的研究

王積全 孫麗麗 陳宏海 趙西松 祖峰

（中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽110043）

1 產品零件結構與加工工藝的分析

搖臂類零件的主流結構如圖一所示。零件的材料：TC4,供料方式：沖切板材。它的形狀主要由三個尺寸決定：長度L、大端直徑d1、小端直徑d2,零件的厚度H。毛料一般由模具沖裁成形，同一批毛料具有較好的同一外形尺寸。本工序是銑加工兩個平面保證H尺寸。由圖1可以看出∶零件壓緊的表面就時被加工的表面。這給工裝設計帶來了很大的麻煩。傳統的設計就是分成兩段進行加工，時需要倒換壓板來完成另一段平面的加工。這種方法費力、費時，并且由于是分段加工，零件表明有明顯的接刀痕跡。

圖1

2 設計要求

整體設計要打破傳統設計思路，堅持創新，提升整個設計平臺。

2.1 努力提升生產效率。要求多個零件同時定位和夾緊，對多個零件同時進行加工。

2.2 降低操作者工作強度，提高自動化程度。夾緊力由夾緊油缸調整控制，保證夾緊力要求均勻一致。

2.3 保證零件一次加工成型，不允許有接刀的痕跡。

2.4 整體結構要方便操作者調整、更換和使用。

3 結構設計

3.1 零件定位和夾緊

根據零件的特點，選定零件的側面做定位基準，同時作為夾緊零件的承表面。零件的定位方式。見圖2

圖2

圖3

圖4

圖5

3.1.1 油缸的壓力推動楔塊運動，將被加工零件夾緊：當油壓卸掉后，彈簧的回復力是楔塊松開，回到初始狀態。

3.1.2 楔塊的楔緊表面保持了一定的傾角，當楔緊時，保證被加工零件地面緊密地接觸定位基準面。見圖3

3.2 夾緊機構的確定

由于是多個零件同時進行加工，夾緊的動作要同時進行，必須保證多個零件同時保證夾緊，并且要保證每個零件的夾緊表面受力均衡一致。在設計中，楔塊的移動方式，采用了單方向限制配合、另一個方向具有較大間隙的方法，見圖4。由圖4可以看出：

3.2.1 在限制配合的方向上，保證被加工零件緊密結合在夾具體上，確保加工尺寸H。

3.2.2 在另一個方向上，楔塊在間隙范圍內可以擺動。這種自適應的方式，使楔塊能夠與被加工零件的夾緊表面充分地接觸，保證了夾緊力的均勻可靠。

3.3 夾緊與恢復

頂桿在液壓油缸的作用下推動楔塊、帶動被加工零件靠緊定位端面。當夾緊力與油缸的壓力平衡時，頂桿停止移動，并保持設定的油缸壓力。（夾緊力的設定一定要保證正常的銑削加工要求）見圖5。

液壓油缸卸壓后，楔塊在彈簧力的作用下回復到初始的位置，等待下一次工作的開始。回復彈簧要具備一定恢復力，在油缸卸壓時確保楔塊回復到初始位置。（彈簧力要通過調整墊片來確定）

3.4 頂緊機構的設計

按照設計的要求，滿足多個零件同時加工的高效思想，將頂緊機構進行了專門的設計。如圖6所示。

在頂緊的過程中，滑塊在滑座中作直線移動，帶動頂桿夾緊工件。當頂桿的一端頂到楔塊時，頂桿圍繞O點做周向擺動，當頂桿的另一端也頂到楔塊時，又繼續做直線移動。直到頂緊工件。

3.5 液壓夾緊

圖6

圖7

傳統的工件夾緊方法都是操作者手扳螺母、螺紋旋進，逐個夾緊。每個工件的夾緊力變數很大，操作繁瑣。液壓夾緊的特點主要有：

3.5.1 夾緊力可以控制。根據工件夾緊和加工過程中的信息采集，調整系統壓力，改變夾緊力的大小，保證工件的最佳加工狀態。

3.5.2 夾緊力均勻一致。頂桿和楔塊都是浮動狀態，當油缸工作時，浮動的頂桿和楔塊能夠保證和全部的工件保持良好的接觸和受壓。夾緊力均勻一致。

3.6 液壓元器件

（1）油缸設計要求是小流量、小行程、單方向施壓。結構小、重量輕，滿足經常搬動的要求。

（2）接頭：快速、零泄露接頭。滿足經常拆卸的工作狀況。

4 使用方法

參見圖7操作方法簡單省力。

（1）將工件按工藝要求依次在夾具上擺放規整。

（2）啟動液壓系統，工件按預定夾緊力均勻夾緊。（開始加工）。

（3）關閉油壓，楔塊自動脫開。（取出工件）。

本夾具的研發成功，是在工藝裝備技術研究所領導、首席技術專家和相關技術人員共同努力的結果。到現場考察，請專業人士提出整改意見，前前后后經歷了多次的反復和修改。它的主要特點是：穩定加工質量：多件同時加工，加工精度一致。生產效率高：多件同時加工，提高工效很多倍。采用液壓裝置：極大地降低了操作者的工資強度。現在我們正在加大力度，進一步完善和推廣液壓系統在工藝裝配設計中應用的方法和思路，努力創造和提升工裝設計的平臺，為構筑二十一世紀先進的工藝裝備而努力。

[1]機械工業出版社1982年3月第一版《機械工程手冊》第九卷《機械制造工藝》分冊

[2]楊黎明.機床夾具設計手冊第一版[M].國防工業出版社，1996（05）.

[3]國防工業出版社1978年3月第一版《航空工藝裝備設計手冊》《夾具設計》分冊

[4]成大先.機械設計手冊[M].化學工業出版社，1994（01）.

[5]雷天覺.液壓工程手冊[M].機械工業出版社，1990（04）.