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(chǎn)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(xiàn)一次裝夾多個工件和快速換裝，減少裝卸工件的次數(shù)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?qū)崿F(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(lián)接也設計了快裝機構(gòu)，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(fā)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(cè)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(gòu)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(cè)加工圓孔與導向柱小間隙配合，能夠?qū)崿F(xiàn)上下滑動，中間開孔穿過螺桿。

圖5 頂板

（3）設計壓柱機構(gòu)（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(jié)構(gòu)，由支柱、導套、彈簧和銷釘4部分組成，壓緊時由彈簧來調(diào)節(jié)高低差。

圖6 壓柱機構(gòu)

（4）設計鉆套（見圖7） 鉆套經(jīng)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(fā)生偏擺，實現(xiàn)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(cè)導向柱上安裝了彈簧。

（6）設計定位夾緊方案 為了實現(xiàn)夾具與機床工作臺的快速定位聯(lián)接，底板上其中兩側(cè)面設計了角度定位面，與兩側(cè)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(xiàn)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(gòu)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(cè)立柱裝彈簧，把安裝好壓柱機構(gòu)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(tài)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(tài)

4 結(jié)束語

該夾具經(jīng)過現(xiàn)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(lián)接、鉆頭快速高效加工而不發(fā)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。