多工位數控加工專用夾具設計

何平

【摘 要】針對傳統數控加工機床單個工位加工效率低的不足，設計開發了多工位數控機床專用夾具。以方形鋁塊為加工對象，介紹了夾具的布局及工件加工流程和多工位專用夾具方案設計及工作原理兩方面內容。

【關鍵詞】多工位；專用夾具；夾具布局

0 前言

數控加工技術作為一種先進制造技術，在當前零件加工中占有十分重要的位置[1]。多工位數控加工將多個加工工位布置在一臺數控機床上，通過對數控機床及機械手的聯動控制，實現加工零件自動裝夾，從而實現連續加工，使加工過程緊湊，提高加工效率，保證加工精度，降低人工成本。

在數控加工中，數控夾具的設計和裝配是生產加工的重要組成部分[2]，數控夾具設計的優劣將直接影響零件的質量和加工的效率，夾具的設計必須保證工件安裝簡單，定位精確，夾緊力可靠。因此，如何設計優質可靠的夾具及合理安裝布置夾具是現代制造技術的一個重要研究課題[3]。本文以實現方形鋁塊表面多工位連續加工為樣本，設計開發數控專用夾具，對夾具在工作臺上的合理布局和夾具結構的設計過程兩方面進行探究。

1 工作臺布局及加工流程

多工位數控加工專用夾具布置如圖1所示，五工位均布，結構相同，布局緊湊，分別進行平面銑削、型腔銑削、曲面加工、校標加工和鉆孔加工等五個工位加工。其加工流程為：首先通過控制系統操縱機械手夾持待加工件，由裝在機械手的感應器讀取夾持鄰面的尺寸，然后根據尺寸數據調整機械手將待加工件準確放到待加工工位①，同時執行工位①平面加工，當工位①加工完成，機床傳輸加工完成信號給機械手，機械手將工位①零件夾到待加工位②，并將待加工位①零件放入加工工位①，按此順序執行后面加工操作直至五個面全部加工完成，最后由機械手將成品件放到指定區域。待所有工位都加工完成，工作臺重新移到工位①，進入下一個循環。

2 夾具方案設計及工作原理

多工位數控加工專用夾具設計如圖2所示，主要由定位裝置和氣動夾緊裝置兩部分組成[4]。

2.1 定位裝置

定位裝置主要由底板和三個定位塊組成，其中的兩個定位塊安裝在垂直相排布的同一平面上，從而限制了零件的部分自由度。為了減少設計步驟，簡化加工工藝，縮短加工時間及節約加工成本，設計的三個定位塊在尺寸和外形上保持一致性，采用一次性線切割完成。為了保證及時清理切屑，保證連續定位精度，設計過程中充分考慮排屑空間。

2.2 氣動夾緊裝置

氣動夾緊裝置主要由氣缸組件、中間連接塊和楔形塊組成。氣缸組件的氣缸桿鉸接中間連接桿，中間連接桿上設有斜導向面，斜導向面正對著楔形塊的楔形面，且落在楔形塊的來回伸縮軌跡上。為了滿足不同尺寸規格的方形鋁塊加工需求，在中間連接塊上設計了可調壓緊裝置，其裝置主要由螺桿和螺母組成，螺母固定在中間連接塊上，螺桿的一側端面旋入螺母后貫穿中間連接桿。

2.3 夾具工作原理

氣缸組件的氣缸桿通過帶動整個中間連接件向工件夾緊方向移動，在楔形塊和可調壓緊裝置的共同作用下，將方形鋁塊固定在工作臺上，使整個工件夾緊定位，實現氣缸桿單方向運動控制兩個垂直方向的夾緊力。

3 結論

本文從多工位數控加工專用夾具的布局和設計出發，重點介紹了多工位數控加工的流程、夾具設計的特點及夾具工作原理。夾具設計過程遵循一致性原則，具有較好的通用性，設計結構簡單，裝夾方便，布局合理，定位準確。

【參考文獻】

[1]盛伯浩.我國數控機床現況與技術發展策略[J].制造技術與機床，2006（2）：17-21.

[2]黃劍波.數控機床夾具的發展[J].電子機械工程，2011，27（5）：33-36.

[3]張國政，韓江.多工序加工系統的數控夾具設計應用研究[J].機械設計，2012，29（11）：75-79.

[4]尤麗華，劉媛，李崇洋.基于CATIA平臺的夾具設計與組件的干涉檢驗[J].機械設計與制造，2010，7；226-228.

[責任編輯：朱麗娜]