彎脖長軸的數(shù)控夾具設計

馮憲冬，毛京偉，何凡鋒，孫佳欣，趙 斌，張曉玲

（首都航天機械公司，北京 100076）

0 引 言

隨著社會生產(chǎn)和科學技術的不斷進步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎，其產(chǎn)品更是日趨精密復雜，特別是在宇航、航海、軍事等領域所需的機械零件，精度要求更高和形狀更為復雜。普通數(shù)控機床難以勝任，即便是高精度的數(shù)控機床也得配上相應的數(shù)控夾具方能滿足加工要求。本次設計以FANUC 數(shù)控系統(tǒng)對數(shù)控加工中心進行夾具設計及應用。

1 零件結構分析

圖1 彎脖長軸圖

零件材料為鍛件，保證零件有足夠的強度、硬度和風度，在外力的作用下，不致于發(fā)生意外事故。

綜上所述，此零件在在加工時，先檢查零件是否有折皺、發(fā)紋、裂文、分層等缺陷，然后采用粗、精分開，基準統(tǒng)一、基準重合的原則，確保工藝基準與設計基準重合。

2 夾具的工作原理

三爪夾具由螺蓋、定位扳、定位塊、定位軸、卡爪，緊固用孔組成夾具體，定位基準則用工件上的8 mm×8 mm 的側面和13 mm 的軸面為定位基準。三爪夾具是把定位螺蓋和定位板利用三個螺孔和一個10H7/n6 的銷孔用三內(nèi)六角螺釘聯(lián)結在一起，利用定位塊上的2-（50+0.012）mm 孔和2 個精制螺釘裝在定位板上，8 mm 孔里放一個1×6×19 的壓簧，把定位軸與定位塊和定位扳安裝在一起，把圓柱銷裝在定位塊上的小槽中，此安裝后通過壓簧使定位軸起到前后定位滑動作用，最后把卡爪安裝在花盤上[1]。

圖2 三爪夾具體圖

夾具裝在數(shù)控加工中心四軸上，與四軸一起旋轉，利用刀具起到切削作用，工件以左端側面（8mm×8 mm方）靠在定位軸一端60°V型方向上并與定位螺蓋20端面靠緊，用卡盤扳手緊卡爪把工件另一端13 mm長軸進行定心夾緊，這樣工件與主軸同心，且同軸度也好保證，然后用銑刀進行上平面和右端面的加工，使它們相互垂直,見[附件]程序清單。

加工完一件零件之后，用卡盤扳手松開卡爪，再裝另一工件，定位軸60°V 型方向利用壓簧通過圓柱銷起到定向作用，這樣才能保證8 mm×8 mm方上表面與13 mm長軸端面垂直。

3 夾緊力計算

零件在切削加工過程中，由于受到切削力的作用，自身垂力有時還有自身垂力的離心力的作用，所以工件在定位后要保持工件在夾具中占有正確位置就要對其進行夾緊，有了正確定位就要有正確夾緊才算完成夾緊的任務。

計算夾緊力，查《金屬切削機床夾具設計手冊》[2]

即工件所受壓緊力：F=2Q=2×1 238=2 476 N.

4 夾具精度分析

在同夾具裝夾工件進行加工時，其工藝系統(tǒng)匯總影響工件加工精度的因素有許多，與夾具有關的定位誤差對刀誤差，在機床上的安裝誤差和調(diào)整誤差等。

工序要保證左上平面與 13 mm 軸端面垂直，有了這套夾具，就能保證它們的精度要求。

5 數(shù)控加工程序

O0000

(TOOL-1 DIA.OFF.-1 LEN.-1 DIA.-12.) 12合金刀

N5T1M6 選刀

N7G0G90G54X-4.Y-12.A0.S2000M3 確定轉速及進給建立工件原點

N9G43H1Z50. 刀具長度補償

N11Z29.5 快速到安全平面

N13G1Z25.7F1000. 粗銑上平面

N15Y-4.F200.

N17Y4.

N19Y12.

N21G0Z50.

N23Y-12.

N25Z27.7

N27G1Z25.5F1000. 精銑上平面

N29Y-4.F200.

N31Y4.

N33Y12.

N35G0Z50.

N37X-96.2Y-14.5

N39Z8.5

N41G1Z-8.F1000.

N43G41D1Y-6.5F200. 粗銑 13端面

N45Y6.5

N47G40Y14.5

N49G0Z50.

N51X-96.Y-14.5

N53Z8.5

N55G1Z-8.F1000.

N57G41D1Y-6.5F200 精銑 13端面

N59Y6.5

N61G40Y14.5 取消刀具半徑補償

N63G0Z50. 快速退刀

N65M5 主軸停轉

N67G91G28Z0. Z軸回參考點

N69G28X0.Y0.A0. X、Y軸回參考點

N71M30 程序結束

6 結束語

用本三爪夾具工作時，能較容易穩(wěn)定地保證工件的加工精度，工作不需劃線，找正，裝夾方便快捷，減少輔助時間，提高了生產(chǎn)率，在保證精度及生產(chǎn)率的前提下，其結構簡單，容易制造和維修，操作簡單、安全、方便、省力。

[1] 蒲林祥.金屬切削機床夾具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.

[2] 李天無.機床夾具工程師手冊[M].昆明：云南科技出版社，1999.