法郎旋鈕專用夾具設計

熊東海

（惠州商貿旅游高級職業技術學校，廣東 惠州 516003）

法郎旋鈕專用夾具設計

熊東海

（惠州商貿旅游高級職業技術學校，廣東 惠州 516003）

法郎旋鈕在加工中心加工側面螺紋孔時，采用通用夾具難以裝夾定位。筆者設計出一套此工序的專用夾具，解決了這一加工定位的難題。本文就此夾具的設計思路，和夾具結構進行詳細的闡述。

法郎旋鈕；專用夾具；設計；數控加工

前言

隨著工業水平的不斷發展與提高，現代機械制造行業當中，特別是數控加工中，無論是形狀還是精度都會有不同的要求。工件的裝夾精度直接影響零件的加工精度。為了要加工出合格的工件，設計專用夾具就顯得非常重要，而且，專用夾具能夠縮短裝夾時間，減少加工成本，從而提高生產效率。

1 法郎旋鈕的工藝分析

法郎旋鈕的零件圖如圖所示：

這個法郎旋鈕是用在航空固定裝置的一個旋鈕，加工精度要求高。從圖示可以看出：該工件所用的材料是鋁合金6061-T6。鋁合金6061-T6是鋁板的一種型號，屬特種鋁。6061-T6叫又航空硬鋁，輕，強度高。它具有良好的可成型性、可焊接性、可機加工性。

可見這種材料對加工是有利的，但是這個零件的尺寸有些精確到0.01mm，比如側面6個螺紋孔的加工，垂直精度達到±0.01mm，孔壁的表面粗糙度要求達到0.8，而一般的銑床加工出來的粗糙度一般都是1.6。這六個孔要先加工到3.08mm之后才來攻絲，直徑較小，刀具的剛度小，初步選擇鎢鋼刀。

綜上考慮分析之后，定下的工藝流程如下：

1）鋸床——下料直徑92mm，長56mm的圓棒料。

2）數控車——粗車大沉孔端——所有沉孔（直徑52.07mm的端面沉孔加工至直徑51.46+0.05/0mm），各外徑，槽徑，最大徑，端面直徑為22.23mm的外徑及內孔單邊留0.3mm余量，深度到位，12.07mm×12.07mm的方槽粗加工至11.0，深12.7mm，總長53.34mm，加工至55mm。

3）數控車——粗車小徑端——粗車右端直徑18.88mm，單邊留0.3mm余量，直徑4.04mm的通孔用直徑3.5mm的鉆頭鉆通，平端面，總長53.34mm加工至53.94mm。

4）立式加工中心——精銑大徑端方槽——精銑12.07mm×12.07mm方形槽到位，4個直徑2.36mm避空角精銑到位，12.7mm深度加工至13mm。

5）四軸銑床加工中心——使用專用夾具裝夾定位，精加工側面螺紋孔到位，攻牙到位。

6）數控車——精車大沉孔端——精車所有沉孔，各外徑、槽徑，最大徑，端面沉臺等所有尺寸到位，精車12.06mm×12.06mm方槽端面，至12.7mm深度到位，直徑4.04mm的通孔不加工。

7）數控車——精車小徑端——精車右側直徑15.88mm，直徑12.70mm×0.58mm，直徑10.80mm×1.02沉孔到位，直徑4.04通孔精車到位，平端面，總長53.34到位。

2 夾具設計

根據零件的要求，我們把側面六個螺紋孔安排裝夾在加工中心的第四軸上，進行加工。這樣安排的理由是：第一，側面六個孔是均布的，利用數控定位比較精確；第二，這六個孔的內壁粗糙度要求比較高，要用到直徑小的鎢鋼刀去精加工，要求的轉速較高。

從零件的各個部分的尺寸精度要求來看，大端的方形槽精度要求是比較高的，故可以利用方形槽內壁去定位設計該夾具。在工藝安排上，就必須在進行側面六個螺紋孔的加工之前，該工件要在立式加工中心，精銑12.07mm×12.07mm方形槽到位，4個直徑2.36mm精銑到位，12.7mm深度加工至13mm。在該夾設計時考慮到在零件里的這個方槽，銑出避空角之后，最薄的地方只有2.17mm，所以在裝夾的過程當中受力必須要均勻，要不然工件方槽會變形。為了讓工件的方槽更容易地進入夾具的凸方臺，特地給凸方臺的四周倒C3的倒角。

經過研究分析后，我們設計的夾具就如下圖二。

夾具中12.07mm的方形凸臺尺寸的確定：因為夾具中的方臺在不斷的安裝工件的情況下，是會有磨損的，為了保證工件的裝夾精度，這里方臺的尺寸為12.06上偏差0.01下偏差0。這樣就能在間隙配合的前提下保證精度。

夾具設計出來之后，我們的裝夾方案如圖三。

工作原理：該夾具通過M12的雙頭螺柱6與第四軸的卡盤連接固定，安裝時要保證第四軸轉到零位位置，再用百分表打表，保證夾具外圓的兩個平面和機床安裝刀具的主軸的垂直度在±0.02mm。如圖四所示，我們用兩端的M 12的沉頭螺釘和壓板4把工件逐漸壓緊。然后就開始加工側面的六個孔了。另外，從圖四可看出，我們在徑向的定位靠的是工件方槽內壁，軸向是利用壓板和方槽端面與夾具的底面定位夾緊。

圖三

圖四

當把夾具投入生產之后，出現了問題：在裝夾工件時，由于是用兩邊的螺釘去壓緊，這個壓緊力經過長時間的調試，還是很難達到平衡，在試驗生產了幾個產品之后，孔與直徑4.04mm的通孔的垂直精度很難保證。而且生產出來的產品的誤差跳動太大。實踐證明，這個夾具在夾緊方式上達不到要求。

經過多次的研討分析和多方面的請教和嘗試，終于把這個難題攻破了。經過改良后的夾緊方式如圖四。采用頂尖裝夾代替兩邊兩個螺栓，把夾緊力的提供由兩個點變成一個點，作用點在工件的中心，這樣就比較好控制力的平衡。這里所用的回轉頂尖是A08系列的D411MS1。

3 實際生產

改良過后的夾具，在工件裝夾的時間大大縮減，保證了批量生產（本零件加工的總件數為750）中工件的精度，提高產品的合格率和生產效率。

4 結束語

專用夾具的設計，可以很好地縮短工件的裝夾時間，提高生產效率，而且投入設計的成本不高。所以專用夾具的產出效益是比較可觀的。可見專用夾具在現代機械加工行業里的重要性。

［1］《機械加工工藝基礎》劉繼林編著，湖南科學技術出版社.1995年.

［2］《數控機床銑削加工直接編程技術》孫德茂編著，機械工業出版社.2005年.

［3］《數控工藝培訓教程》楊偉群編著，清華大學出版社.2002年.

熊東海（1983—），廣東惠州博羅縣人，2009年畢業于廣東工業大學，模具設計與制造助理講師，數控銑工技師，普通車工技師。