多工位快裝夾具設計

王永軍

山西平陽重工機械有限責任公司 山西侯馬 043000

1 序言

在一些簡單且批量非常大的零件生產加工中，如果每次只能裝夾一個零件，會造成頻繁的換裝零件和起停設備，這樣不僅嚴重影響加工效率，還會增大操作人員的勞動強度。這時就要考慮通過設計專用夾具來實現一次裝夾多個工件和快速換裝，減少裝卸工件的次數和時間[1]。本文針對具體實例設計了一種多工位快裝夾具，能同時裝夾多件零件且能夠實現快速裝夾定位，不僅提高了加工效率，同時還大大減輕了操作人員的勞動強度[2]。

2 零件分析

某產品零件（見圖1）毛坯為鑄件，每個零件外形尺寸略有差異，最初加工零件上φ4+0.05+0.02mm小孔時存在以下問題：①每次只能裝夾一件工件進行加工（見圖2），裝卸工件占用了大量時間，加工效率低，操作人員不停的裝卸，勞動強度大。②由于該產品批量大，加工周期長，所以占用設備成本高，同時嚴重影響生產進度。為了解決以上問題設計了專用多工位快裝夾具（見圖3）。

圖1 產品零件

圖2 裝夾加工

圖3 專用多工位快裝夾具

3 夾具設計

設計多工位快裝夾具，一次裝夾20件工件同時加工，裝卸工件時只需要擰一個螺母就能全部夾緊或松開；同時做兩套夾具交替使用，不僅裝卸工件不占用機床加工時間，而且夾具與機床工作臺的聯接也設計了快裝機構，裝卸夾具也僅需擰一個螺母。另外，夾具上加裝鉆套，可引導鉆頭快速高效加工而不發生偏擺[3，4]。

3.1 設計思路

（1）設計底板（見圖4） 在底板上加工20個形狀與工件最大外輪廓一樣，尺寸比最大外輪廓大0.2mm、深度為1mm的定位槽，解決多工件定位問題；底板左右兩側安裝導向柱，中間安裝螺桿。

圖4 底板

（2）設計頂板（見圖5） 頂板上加工有兩排共20個安裝壓柱機構的盲孔孔位，另外還加工有兩排20個安裝鉆套的通孔位，兩側加工圓孔與導向柱小間隙配合，能夠實現上下滑動，中間開孔穿過螺桿。

圖5 頂板

（3）設計壓柱機構（見圖6） 由于工件毛坯是鑄件，外形尺寸會有0.1～0.3mm的差別，采用剛性壓緊無法把所有工件都壓緊，因此應用了彈性結構，由支柱、導套、彈簧和銷釘4部分組成，壓緊時由彈簧來調節高低差。

圖6 壓柱機構

（4）設計鉆套（見圖7） 鉆套經過淬火處理，硬度達50HRC，在使用中起導向和定心作用，引導鉆頭進入正確的加工位置而不發生偏擺，實現了準確高效加工。

圖7 鉆套

（5）安裝彈簧 安裝工件時由于需要頂板抬起一定高度，壓緊工件時也需要一個緩沖，所以在兩側導向柱上安裝了彈簧。

（6）設計定位夾緊方案 為了實現夾具與機床工作臺的快速定位聯接，底板上其中兩側面設計了角度定位面，與兩側定位面相對的角上有1個U形槽（見圖4），機床工作臺上裝有與定位面配合的定位塊。使用時，夾具底板嵌入定位塊且與定位面靠緊，然后只用1個螺釘、螺母通過底板U形槽壓緊，實現快速定位夾緊。

3.2 使用過程

1）組裝夾具（見圖3），把20個壓柱機構分別安裝在頂板20個盲孔位上，把20個鉆套分別安裝在頂板的20個通孔位里，底板兩側立柱裝彈簧，把安裝好壓柱機構和鉆套的頂板穿過中間螺桿裝入導向柱并擰上螺母。

2）機床工作臺上沿X軸（長邊）方向安裝兩個定位塊，Y軸（短邊）方向安裝一個定位塊，并用表拉平分別與X軸和Y軸平行。

3）組裝好的夾具放在工作臺上，底板兩個定位面分別與對應方向的定位塊靠緊，然后用螺釘、螺母通過U形槽壓緊。

4）安裝20個工件到底板定位槽里，然后擰緊夾具中間的螺母，力度適中，確保所有工件都壓緊，安裝好工件的形式如圖8所示。

5）開始加工，加工時的狀態如圖9所示。

6）如果是兩個夾具交替使用，在加工其中一個的同時把另一個夾具安裝好工件，等加工完后直接把夾具拿下來換上另一個夾具接著加工，在機床運行時間裝卸工件，確保高效不停機加工。

圖8 工件安裝

圖9 加工狀態

4 結束語

該夾具經過現場加工使用驗證，操作簡單快捷，綜合了多工件快速裝夾、夾具與機床工作臺快速聯接、鉆頭快速高效加工而不發生偏擺等功能，不僅大幅縮短了輔助時間，減輕了操作人員的勞動強度，而且提高了加工效率。同時該加工方案也為類似零件的加工提供了很好的借鑒思路，有很好的應用推廣價值。