一種新型定位裝夾回轉工裝

郭昂， 杜可普， 程傳靜， 榮曉玲， 楊延娟， 徐鳳瓊

（南陽二機石油裝備集團股份有限公司，河南南陽473000）

0 引 言

在金屬加工過程中，經常會有平面較大、切削余量較大的被加工件需要進行銑削加工。本文以切削加工4個面的被加工件中的銑削工序為例進行闡述。該類零件原加工方案中的銑削工序是在X2012龍門銑床上進行加工，每次定位裝夾只能進行一個平面的銑削加工，換面加工時，均需天車配合起吊換面并做較長時間的調整，且需按已加工平面進行重新打表找正，會在很大程度上增加非加工時間。尤其是被加工件的分階段加工過程中（分粗加工階段和精加工階段），起吊調整工件體位、打表找正和裝夾次數也加倍。在編制加工工藝時，也需要較多的工藝語言來描述各工序及其工序的內容，尤其是銑削工序，在被加工件的加工制作過程中，需要工人進行更多的操作來實現被加工件的成型。銑削加工的過程非常繁瑣，且很多重復勞動均為非加工時間，使得生產進度受到影響[1-2]。

為了解決以上問題，結合本單位機加車間現有的設備的實際情況，以及對有較大平面的銑削加工工序的被加工件進行分類分析和總結，設計制造一套專用的工裝。通過使用工裝來促使以上的問題得到解決。該新型定位裝夾回轉工裝能夠大大減少天車配合起吊的次數和裝夾定位的次數，通過工裝的回轉支撐實現工件的回轉動作，定位銷可以使工件回轉后快速實現定位，螺桿和螺帽能夠使工件定位后在很短的時間內實現工件固定。新型定位裝夾回轉工裝很好地解決以上所述的重復起吊換面、微調、重復打表找正等重復勞動，特別是對于分階段進行粗精加工的零件來說，可以優化原有的工藝，簡化操作工的操作步驟，大大減少非加工時間，實現對被加工件的高質量、高效率、低成本的生產。

1 工作原理及特點

1）工作原理。新型定位裝夾回轉工裝結構如圖1所示，將被加工件置于工裝的臺面上，臺面4與工裝的回轉支撐7之間用螺栓進行連接，工裝的回轉支撐帶動工裝的臺面可以人力實現工件的360°旋轉，可以使被加工工件旋轉到任意角度進行裝夾定位，然后進行加工。連接盤9上的4個孔及配套的定位銷5可通過數控機床加工出來，定位銷插入孔中即可實現4個面的快速定位。被加工工件及臺面4定位之后通過螺母1、壓板2、和螺桿3實現被加工件的固定，再通過T形螺栓和螺母實現工裝整體與機床的臺面的固定，然后進行銑削加工即可。另外，本工裝可以通過改制連接盤9實現工件上任意角度的面的定位裝夾加工。

2）各構件的特點及作用。新型定位裝夾回轉工裝回轉工作臺設計方案如下：由壓板、螺桿、臺面、連接盤、定位銷、楔塊、回轉支撐、底座等組成，總體質量約為420 kg。臺面尺寸為650 mm×550 mm，沿長度方向布置4道28 mm寬T形槽，中心位置加工M30螺紋孔。

圖1 新型定位裝夾回轉工裝

主要構件的作用：被加工件特點為較大平面、較大切削量的工件，需進行較長時間的切削加工的工件；臺面為帶T形槽的加工平臺，被加工件通過螺桿、壓板和螺母固定于臺面上；連接盤帶有4個圓弧槽使工裝可以整體固定在機床臺面，起連接回轉及固定的作用；回轉支撐為標準件，使臺面和底座帶動被加工件做回轉運動，可以實現人力回轉工件；螺桿兩端均帶螺紋，與壓板及臺面配合兩端擰緊進而壓住被加工件；壓板帶中間孔，與螺桿配合壓緊被加工件；定位銷插入連接盤和底座實現被加工件的快速定位，同時確保被加工件及臺面的固定；楔塊起沖出定位銷的作用；底座連接回轉軸承內圈置于機床平臺上，T形螺栓卡進機床平臺的T形槽內，用螺母壓緊連接盤，使工裝可以達到整體固定于機床加工平臺的目的，避免加工受力時出現位移或者傾斜，造成加工精度不夠。

2 主要操作技術

以圖1中銑削四面的被加工件為例。在工裝的使用時，首先用4個T形螺栓及螺母擰緊將工裝整體固定于機床平臺上，根據被加工件的特點選擇長度規格合適的螺桿將被加工件固定于臺面上，根據被加工件需加工面的特點進行定位裝夾，對相應平面進行加工后，旋松T形螺栓的螺母，并移開T形螺栓，利用楔塊將定位銷沖出，轉動連接盤使被加工件轉動，轉動90°后，插入定位銷即可快速完成換面加工的定位裝夾，可用百分表進行找正檢驗，然后移回T形螺栓，對工裝進行固定，即可保證被加工件相鄰兩面的加工精度，其他的調整和后續的精加工也可以通過上述方法進行人力快速回轉裝夾定位，使被加工件快速完成銑削加工[3-4]。

操作步驟如下：T形螺栓和螺母固定連接盤→定位銷固定工裝臺面→吊裝被加工件并找正→螺桿、螺母和壓板固定被加工件→銑削加工完成→松開T形螺栓和螺母并移開→楔塊起出定位銷→人力旋轉工裝及工件90°→插上定位銷，打表找正檢查→重新固定T形螺栓和螺母→銑削加工完成→…… →工件銑削加工完成。

3 工裝設計制造難點與解決方案

在工裝的設計、制造和使用過程中，均有要保證工件加工精度的難點存在，難點及解決方案簡述如下：

1)設計制造難點。圖1中底板6內腔高度應略低于回轉支撐7整體高度，同時在設計制造時應該考慮回轉支撐的軸向間隙和徑向間隙。

解決方案：對回轉支撐7進行多點測量，得到回轉支撐各處間隙和整體高度的全部數值，通過總體分析確定底板6內腔的具體尺寸，然后對底板進行加工，保證底板6內腔高度較回轉支撐7整體高度低1 mm。

2）制造難點。底板6和連接盤9的4個銷孔的定位精度和加工精度要滿足工件回轉后裝夾的要求，在要求的位置上可以順利地插進銷軸進行定位并固定。

解決方案：底板6和連接盤9的4個銷孔應嚴格按照要求進行劃線，并在同一臺數控加工中心上經精確地坐標定位后進行加工。

3）使用過程中的難點。在工裝使用過程中，工裝及工件回轉后的固定不能做到精確定位裝夾固定，尤其是工件需平面與以加工表面的垂直度的保證。

解決方案：在工裝使用過程中，工裝及工件整體回轉后，可通過多次的找正，通過調節T形螺栓的松緊和連接盤的位置，進行工件定位精確性的確定及驗證，保證工件裝夾時的精度，進而保證工件的加工精度。

4 使用工裝前后的對比

針對本單位已進行分類和總結的被加工件來說，一些被加工件的銑削加工是分階段進行的，粗、精加工分開，使用工裝更能夠減少非加工時間，另外，本工裝在工件的鉆、鏜工序均能夠使用，更能體現工裝的價值和效益。就銑工序使用工裝前后的效率進行比較，具體所得數據如表1所示。

5 結 語

新型定位裝夾回轉工裝的使用可以優化工件加工工藝，使操作工的工作更加簡單化。不僅可以實現被加工工件的快速裝夾定位，還可以實現快速拆卸，減少非加工時間，從而提高工件的生產效率，保證工件的質量，減少輔助設備的使用次數及頻率，降低機械加工成本。

該新型定位裝夾回轉工裝能夠方便快捷、保質保量地完成生產任務，具有良好的經濟效益和社會效益。同時，該工裝還可以根據被加工件的加工要素進行改制，可以實現對被加工件的鉆、銑、鏜等多種工序的快速回轉裝夾定位和加工。目前，該工裝已獲得實用新型專利[5]，具有很好的推廣價值和應用前景。

表1 使用工裝前后效率對比表