高级技师专业论文 工种:铣工 题目:铣削类夹具设计制造浅谈 姓名:王益铭 身份证号: 等级:高级技师 准考证号: 培训单位:第74职业技能鉴定所所(十四冶技工学校) 鉴定单位: 日期:2008年1月18日 铣削类夹具设计制造浅谈 时间:2008年1月18日 工作单位:昆明云内动力股份有限公司 摘要:针对通用夹具加工某种批量零件时存在的不足,根据自己多年的实际工作经验,对工件的加工特性,使用要求,进行了综合分析,自己动手设计制造了一套"多件铣夹具",充分发挥原有设备的能力.通过实际使用,达到了预期的目的. 关键词; 多件铣夹具,设计制造,夹具定位. 论文主体: 在机械制造中,为完成需要的加工工序,装配工序及检验工序等,使用着大量的夹具.利用夹具,可以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品,扩大机床的工作范围,改善操作者的劳动条件.因此,夹具是机械制造中一项重要的工艺装备. 所有的机床夹具可以分成两大类: 第一类机床夹具是由机床附件厂或专门的工具制造厂制造的,它们只要稍加调整或更换零件就可以应用于加工不同零件.如三爪卡盘,铣切用虎钳,分度头等.因为它们具有通用性,所以称之为通用夹具. 第二类机床夹具是专为某个零件的某工序而设计,制造的夹具.因为它们具有专用性,所以称之为专用夹具.在小批生产或试制时用的组合夹具,也是专用夹具的一种. 为了适应不同零件的需要,通用夹具的结构是要复杂些.专用夹具是为特殊目的设计制造的,在成批或大量流水线生产中,大部分的机床夹具都是专用夹具,特别是钻床,铣床,专用机床,生产流水线和自动线上用的更是如此.因此,专用夹具的设计制造,应用在机械加工中,确实发挥了很大的作用. 一、专用夹具的设计: 专用夹具制造批量极少,一般不经过试制阶段,它的设计全过程,分为两个阶段: 第一阶段是从调查研究到图纸设计的阶段,第二阶段是经过制造,调整到修改完善原设计图纸的阶段. 设计的第一阶段是夹具设计的关键阶段,这个阶段的工作的好坏,决定着夹具的制造质量和使用质量.设计的第二阶段也是非常重要的,只有通过这个阶段才能考查原来的设计是否符合预期的要求. 夹具设计需要调查以下几个方面: 1.熟悉零件图纸,了解其形状,尺寸,精度,技术要求; 2.熟悉工艺,了解各工序之间的相互关系,本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸,本工序的工艺要求; 3.了解所用设备的特性,精度,有关尺寸及其与夹具连接处的形式; 4.了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合的要求; 5.了解加工特性. 二、夹具设计基础理论与制定夹具设计方案的关系 1.为了满足零件的质量要求,制定出正确的设计方案: a.如何限制好零件的自由度; b.如何选择合理的定位基准; c.如何正确地使用定位元件; d.如何正确地分析加工允差和制定技术条件; e.如何正确选择夹紧力的作用点,方向,大小和支承形式.夹具设计方案的选择正确与否,将直接影响零件的质量. 2.夹具机构设计与夹具结构设计的关系: 夹具设计方案确定之后,要对夹具结构提出具体要求.每项具体要求都是通过夹具结构中一定的元件(如定位元件)和机构(如夹紧机构)的协调动作来实现的.夹具结构还要满足生产率要求,减少操作时间. 综上所述,掌握好夹具设计基础理论和夹具机构分析方面的知识,对合理制定夹具设计方案和正确设计夹具结构,起着巨大的作用. 3.定位基本原理在夹具设计中的应用: 当零件未和任何表面靠住时,它是一个自由的物体,可以自由地活动,占有任意位置.一个自由的物体,它对三个互相垂直的坐标面来说,有六种活动的可能性.其中三种是移动,三种是转动.自由物体在空间的不同位置,就是这六种活动的综合结果,习惯上把这种活动的可能性称为自由度.一个空间的自由物体共有六个自由度,沿x,y,z轴移动的三个自由度,绕x,y,z轴转动的三个自由度.要使物体在某方向有确定的位置,必须限制该方向的自由度.当物体的六个自由度被完全限制之后,该物体在空间的位置也就完全确定了,所以定位就是限制自由度.要使一个物体完全定位,必须限制六个自由度.但在特殊的条件下,可不完全定位或过定位. 4.怎样限制好零件的自由度: 零件相对于夹具的自由度分为两种: a.影响加工面位置尺寸或位置精度的自由度,称第一种自由度; b.不影响加工面位置尺寸及位置精度的自由度,称为第二种自由度. 当考虑零件在夹具中的定位问题时,首先找出第一种自由度,它们必须要被限制.然后,再从承受切削力,夹紧力等需要方面考虑,对某些第二种自由度加以限制.限制第一种自由度时要考虑定位准确度. 为获得合格零件,首先要使零件相对于机床和刀具处于正确的位置,也就是说,零件在该位置进行加工时,加工出来的位置尺寸偏差(加工偏差)小于加工允许偏差(加工允差),称为正确定位. 正确定位主要包括三个内容: a.使零件的定位基准在夹具中保持正确位置; b.使夹具定位件与机床保持正确位置; c.使夹具定位件与刀具保持正确位置. 5、怎样选择合适的定位基准: 选择定位基准的原则: a.使本工序的加工允差大; b.定位误差小; c.对以后工序的加工余量有适当照顾; d.受外力后定位稳定可靠; e.有利于夹具结构的简化. 三、多件铣夹具的制造与实际应用(实例) 1、V型槽装夹的"多件铣夹具": 在生产实践中,灵活应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题,使加工的零件完全达到工艺要求,保证了产品质量,且大大提高了工作效率,减少了辅助时间. 名称:轮轴材料:45# 件数:40000件 技术要求 两端扁方面相互偏转小于30分; 锐边到钝; 调质硬度HRC28——32; 发蓝. 2003年,我们接到一批零件,需要在有限的时间里赶制一批小零件"轮轴"(图1所示).按过去的加工方式,我们采用了分度头装夹,加工好第一端扁方后需要划线,再调头进行二次装夹校正划线加工第二端面扁方.这样做操作者十分劳神,效率极低.经检测,加工误差太大,无法满足工艺规定的要求.于是我便认真地研究了"轮轴"的有关形位公差及精度要求的特点,认为加工的难点是"两端扁方面相互偏转不得大于30ˊ.能否只装夹一次就能把零件两端扁方都加工好呢?于是我便构思设计制作了这套用V型槽定位,压板夹紧的"多件铣夹具"(如图2A).可满足零件定位,夹紧的要求. 这套轮轴铣夹具设计成每次可同时装夹24件工件,在X52机床上使用,既要充分利用机床的纵向有效行程,又要考虑夹具制作的工艺手段要简单,周期要短,成本要低.之所以将夹具长度定为480mm ,是因为刚好有一块闲置着的45#钢调过质的余料,便利用上了. 2,多件铣夹具结构组成: 多件铣夹具由《多件铣夹具体》图2A;压紧工件用的《压板》图2B;压紧工件用的《螺栓》图2C;连接夹具体与铣床工作台用《梯形槽螺栓》图2D 连接夹具体与铣床工作台用《螺母》图2E;将夹具体定位于铣床工作台上用的《定位键》图2F等所示的 零件组成. 名称:多件铣夹具体材料:45钢 件数:1件( 见附页图2A )技术要求 1.24个V型槽中心应与夹具体底部两个定位槽中心连线垂直; 2.锐边到钝; 3.调质硬度HRC30——32; 4.发蓝. 图2A 名称:压板材料:45钢, 件数:12件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:压紧螺栓材料:45钢 件数:12件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:梯形螺栓材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:螺母材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:定位键材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32;见附页图2F) 3..发蓝. 3、多件铣夹具的定位原理: V型面加一端面止点(B)见图1"轮轴",当轮轴两端ф10圆柱面落V型槽中,轮轴被长V型定位限制了四个自由度,再将轮轴ф15的端面(B)紧靠在夹具体图2A中4*10的槽侧(A),这样轮轴长度方向自由度被限制了(这样总共限制了5个自由度).剩下绕"轮轴"轴芯旋转的自由度,可通过螺栓压紧压板,使轮轴ф10圆柱面与V型槽定位面的摩擦力增大,从而制约了轮轴绕轴芯旋转的自由度.此时轮轴需加工扁方的两头均处于可供铣削的良好状态.即在同一次装夹下可依次将两端扁方铣出,有效的避免了二次装夹基准转换所带来的定位误差. 4、定位误差的计算和多件加工精度的保障条件: 从轮轴图1我们知道用于定位面的ф10圆柱面,在铣工序时实为ф10.35mm-ф10.4mm的工艺(放磨量)尺寸,其公差为0.05mm,多件铣夹具采用的是90°V型槽作为定位元件,根据V型定位误差有关知识,轮轴扁方尺寸是以轴心为基准,在水平方向定位误差为零,而在垂直方向其定位误差为: 定位误差=工件外圆公差÷2sinα/2 (α为所选V型角度) 代工件外圆误差入式=0.05mm÷2sin90°/2 =0.05mm÷1.41 ≈0.035mm 结论是轮轴ф100-0.03外圆工艺尺寸公差0.05mm对90°V型定位方法造成的定位误差为0.035mm,能满足轮轴对称度0.1的设计要求. 从轮轴(图1)中可以看出,要保证轮轴扁方7尺寸和对称度0.1,只要通过调整刀具(图4)与轮轴相对位置就可解决.但多件铣夹具的多个零件,用什么方法来保证呢?那就是要让24个V型槽的检测中心等高(即图中尺寸82.5mm).这是对夹具体制作的主要精度要求.为了确保这一要求,我采用了最终完工时精铣90°V型面的方法.即加工夹具体时,将24个V型面留有0.3-0.4mm的余量.当所有尺寸,形状都加工好后,将定位键安装于底面(N)的槽中,模拟使用状态,将夹具体紧固在X52K机床台面上,将主轴偏转45°,依次逐个地精铣90°V型面.检测结果24个V型面中心误差小于0.02mm; 以下条件已满足夹具对轮轴相关精度的要求: a.24个V型槽测量中心等高; b.V型槽定位面与底面(N)平行 ; c.4*10mm槽侧(A)与底面(N)定位槽中心(K)平行. 5、多件铣夹具的夹紧方式:(图3) 利用小压板(3)、压紧螺栓(4)、将轮轴每两件一对压入相邻的两V型槽内,此时的每个轮轴既是被压紧的工件,又是相邻工件被压紧的支撑点.压板上开有4 * 5mm的槽,用于让开轮轴上ф15圆柱面,使压板的着力点在轮轴两端ф10圆柱面的上侧与下边V型槽面支点相对应.压板中点ф6.5螺栓过孔,制约压板相对于螺栓孔水平面内移动小于0.5mm的距离,压紧工件时不必刻意地放正压板,使装夹方便快捷.这种装夹方式使夹紧着力点靠近铣削力点,增加工件的刚性,有效地减少了工件在加工过程中受铣削力影响而产生变形.由于轮轴扁方单边铣削加工余量只在1.7mm左右,上述所具备的压紧元件和定位方式,足以使装夹工作变得很轻松,可靠. 轮轴夹紧定位原理示意图 6、多件铣夹具的使用(安装): 利用安装在夹具体底面(N)上的定位键(2),嵌入铣床(立式铣床)工作台面T型槽内,使夹具定位件与机床保持正确的位置,紧固梯形螺栓座(5)即可完成夹具的安装. 7、运用多件"轮轴"铣夹具时刀具的选择:(图4) 铣刀因其形状、材质、加工特性的不同而五花八门.特别是改革开放以来,我国刀具产品已达到了国际水平.显然先进刀具价格昂贵.我所在单位是一个老企业,过去留下一些旧刀具,我在其中选择了两把ф63*6相同外径的三面刃铣刀,组装在ф22的短刀杆上,采用错齿安装两把等径的三面刃铣刀,可同时各自铣削轮轴扁方的上下两面.如(图4)所示. 隔圈(3)是用来控制扁方尺寸70-0.1,它的厚度经过试铣调整后确认.因轮轴扁方单边余量只在1.7mm左右,铣削阻力小.切削速度可选择在23-30米/分,刀具转速为118-150转/分,每齿进给量0.10-0.15mm/齿,走刀量150-190mm/分. 8.铣削过程: 铣刀绕夹具行程一周后,完成24件轮轴两端扁方的加工. 步骤为:首先调整好工作台高度以保证扁方对轴心的对称度要求,然后确定刀具相对于工作台在水平面上的运动轨迹(如图5A所示)其中零件尺寸33,通过L可以计算得出: L=轮轴长度-2(扁方长度)+2R (R为刀具半径) L=48-15+63 (L为铣刀中心 L=96mm 如(图5A)所示,刀具从起点O开始,向左运行到达O1点时,完成了轮轴一端扁方的加工.由O1点向外快速运行至O2点,移动L距离,转向右运行到达O3点时,便完成了该24件轮轴的铣削. 由于采用了"多件铣夹具"加工"轮轴",大大提高了生产效率,降低了劳动强度.投资少,见效快,为工厂创造了一定的经济效益(见下图表): "通用夹具"与"多件铣夹具"所产生的经济效益比较表 名称 工时(分)/单件 价格 件/每班 效率 效益(年) 通用夹具 5 1.00元96(件) 1 24096元 多件铣夹具 8÷24≈0.3333 0.066元1440(件) 15 361440元 说明:表中"每班"指8小时工作制; "价格"是按当时普通铣床加工费用为12元/时计算; "8(分)"指每铣削1次(24件)的时间. 由此可得出:采用多件铣夹具铣削轮轴比使用通用夹具效率将提高15倍,每年可为企业创造约32万元的效益. 9.设想: 如果条件允许,采用硬质合金镶片三面刃铣刀,用此夹具应用在数控机床上加工(没条件则用普通机床),采用高速铣削,则可以提高效率和加工质量. 10. 结束语: 生产中常常会碰到一些批量的,要求较高的小零件.由于零件体积小,装夹定位都比较困难.灵活地运用一些小型夹、辅具,只要设计得合理,运用得巧妙,既能满足加工零件的质量和技术要求,又能降低生产成本,提高工作效率,减少废品的发生.此类方式可广泛地运用于车、钳、铣、磨等工序,都能取得满意的效果. 参考文献: a.《机床夹具设计》华中理工大学.机械工业出版社.1993 b.《金属切削原理》华中理工大学.机械工业出版社.1993 c.《铣工工艺学》15051.1135
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高级技师专业论文 工种:铣工 题目:铣削类夹具设计制造浅谈 姓名:王益铭 身份证号: 等级:高级技师 准考证号: 培训单位:第74职业技能鉴定所所(十四冶技工学校) 鉴定单位: 日期:2008年1月18日 铣削类夹具设计制造浅谈 时间:2008年1月18日 工作单位:昆明云内动力股份有限公司 摘要:针对通用夹具加工某种批量零件时存在的不足,根据自己多年的实际工作经验,对工件的加工特性,使用要求,进行了综合分析,自己动手设计制造了一套"多件铣夹具",充分发挥原有设备的能力.通过实际使用,达到了预期的目的. 关键词; 多件铣夹具,设计制造,夹具定位. 论文主体: 在机械制造中,为完成需要的加工工序,装配工序及检验工序等,使用着大量的夹具.利用夹具,可以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品,扩大机床的工作范围,改善操作者的劳动条件.因此,夹具是机械制造中一项重要的工艺装备. 所有的机床夹具可以分成两大类: 第一类机床夹具是由机床附件厂或专门的工具制造厂制造的,它们只要稍加调整或更换零件就可以应用于加工不同零件.如三爪卡盘,铣切用虎钳,分度头等.因为它们具有通用性,所以称之为通用夹具. 第二类机床夹具是专为某个零件的某工序而设计,制造的夹具.因为它们具有专用性,所以称之为专用夹具.在小批生产或试制时用的组合夹具,也是专用夹具的一种. 为了适应不同零件的需要,通用夹具的结构是要复杂些.专用夹具是为特殊目的设计制造的,在成批或大量流水线生产中,大部分的机床夹具都是专用夹具,特别是钻床,铣床,专用机床,生产流水线和自动线上用的更是如此.因此,专用夹具的设计制造,应用在机械加工中,确实发挥了很大的作用. 一、专用夹具的设计: 专用夹具制造批量极少,一般不经过试制阶段,它的设计全过程,分为两个阶段: 第一阶段是从调查研究到图纸设计的阶段,第二阶段是经过制造,调整到修改完善原设计图纸的阶段. 设计的第一阶段是夹具设计的关键阶段,这个阶段的工作的好坏,决定着夹具的制造质量和使用质量.设计的第二阶段也是非常重要的,只有通过这个阶段才能考查原来的设计是否符合预期的要求. 夹具设计需要调查以下几个方面: 1.熟悉零件图纸,了解其形状,尺寸,精度,技术要求; 2.熟悉工艺,了解各工序之间的相互关系,本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸,本工序的工艺要求; 3.了解所用设备的特性,精度,有关尺寸及其与夹具连接处的形式; 4.了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合的要求; 5.了解加工特性. 二、夹具设计基础理论与制定夹具设计方案的关系 1.为了满足零件的质量要求,制定出正确的设计方案: a.如何限制好零件的自由度; b.如何选择合理的定位基准; c.如何正确地使用定位元件; d.如何正确地分析加工允差和制定技术条件; e.如何正确选择夹紧力的作用点,方向,大小和支承形式.夹具设计方案的选择正确与否,将直接影响零件的质量. 2.夹具机构设计与夹具结构设计的关系: 夹具设计方案确定之后,要对夹具结构提出具体要求.每项具体要求都是通过夹具结构中一定的元件(如定位元件)和机构(如夹紧机构)的协调动作来实现的.夹具结构还要满足生产率要求,减少操作时间. 综上所述,掌握好夹具设计基础理论和夹具机构分析方面的知识,对合理制定夹具设计方案和正确设计夹具结构,起着巨大的作用. 3.定位基本原理在夹具设计中的应用: 当零件未和任何表面靠住时,它是一个自由的物体,可以自由地活动,占有任意位置.一个自由的物体,它对三个互相垂直的坐标面来说,有六种活动的可能性.其中三种是移动,三种是转动.自由物体在空间的不同位置,就是这六种活动的综合结果,习惯上把这种活动的可能性称为自由度.一个空间的自由物体共有六个自由度,沿x,y,z轴移动的三个自由度,绕x,y,z轴转动的三个自由度.要使物体在某方向有确定的位置,必须限制该方向的自由度.当物体的六个自由度被完全限制之后,该物体在空间的位置也就完全确定了,所以定位就是限制自由度.要使一个物体完全定位,必须限制六个自由度.但在特殊的条件下,可不完全定位或过定位. 4.怎样限制好零件的自由度: 零件相对于夹具的自由度分为两种: a.影响加工面位置尺寸或位置精度的自由度,称第一种自由度; b.不影响加工面位置尺寸及位置精度的自由度,称为第二种自由度. 当考虑零件在夹具中的定位问题时,首先找出第一种自由度,它们必须要被限制.然后,再从承受切削力,夹紧力等需要方面考虑,对某些第二种自由度加以限制.限制第一种自由度时要考虑定位准确度. 为获得合格零件,首先要使零件相对于机床和刀具处于正确的位置,也就是说,零件在该位置进行加工时,加工出来的位置尺寸偏差(加工偏差)小于加工允许偏差(加工允差),称为正确定位. 正确定位主要包括三个内容: a.使零件的定位基准在夹具中保持正确位置; b.使夹具定位件与机床保持正确位置; c.使夹具定位件与刀具保持正确位置. 5、怎样选择合适的定位基准: 选择定位基准的原则: a.使本工序的加工允差大; b.定位误差小; c.对以后工序的加工余量有适当照顾; d.受外力后定位稳定可靠; e.有利于夹具结构的简化. 三、多件铣夹具的制造与实际应用(实例) 1、V型槽装夹的"多件铣夹具": 在生产实践中,灵活应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题,使加工的零件完全达到工艺要求,保证了产品质量,且大大提高了工作效率,减少了辅助时间. 名称:轮轴材料:45# 件数:40000件 技术要求 两端扁方面相互偏转小于30分; 锐边到钝; 调质硬度HRC28——32; 发蓝. 2003年,我们接到一批零件,需要在有限的时间里赶制一批小零件"轮轴"(图1所示).按过去的加工方式,我们采用了分度头装夹,加工好第一端扁方后需要划线,再调头进行二次装夹校正划线加工第二端面扁方.这样做操作者十分劳神,效率极低.经检测,加工误差太大,无法满足工艺规定的要求.于是我便认真地研究了"轮轴"的有关形位公差及精度要求的特点,认为加工的难点是"两端扁方面相互偏转不得大于30ˊ.能否只装夹一次就能把零件两端扁方都加工好呢?于是我便构思设计制作了这套用V型槽定位,压板夹紧的"多件铣夹具"(如图2A).可满足零件定位,夹紧的要求. 这套轮轴铣夹具设计成每次可同时装夹24件工件,在X52机床上使用,既要充分利用机床的纵向有效行程,又要考虑夹具制作的工艺手段要简单,周期要短,成本要低.之所以将夹具长度定为480mm ,是因为刚好有一块闲置着的45#钢调过质的余料,便利用上了. 2,多件铣夹具结构组成: 多件铣夹具由《多件铣夹具体》图2A;压紧工件用的《压板》图2B;压紧工件用的《螺栓》图2C;连接夹具体与铣床工作台用《梯形槽螺栓》图2D 连接夹具体与铣床工作台用《螺母》图2E;将夹具体定位于铣床工作台上用的《定位键》图2F等所示的 零件组成. 名称:多件铣夹具体材料:45钢 件数:1件( 见附页图2A )技术要求 1.24个V型槽中心应与夹具体底部两个定位槽中心连线垂直; 2.锐边到钝; 3.调质硬度HRC30——32; 4.发蓝. 图2A 名称:压板材料:45钢, 件数:12件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:压紧螺栓材料:45钢 件数:12件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:梯形螺栓材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:螺母材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32; 3..发蓝. 名称:定位键材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝; 2.调质硬度HRC28——32;见附页图2F) 3..发蓝. 3、多件铣夹具的定位原理: V型面加一端面止点(B)见图1"轮轴",当轮轴两端ф10圆柱面落V型槽中,轮轴被长V型定位限制了四个自由度,再将轮轴ф15的端面(B)紧靠在夹具体图2A中4*10的槽侧(A),这样轮轴长度方向自由度被限制了(这样总共限制了5个自由度).剩下绕"轮轴"轴芯旋转的自由度,可通过螺栓压紧压板,使轮轴ф10圆柱面与V型槽定位面的摩擦力增大,从而制约了轮轴绕轴芯旋转的自由度.此时轮轴需加工扁方的两头均处于可供铣削的良好状态.即在同一次装夹下可依次将两端扁方铣出,有效的避免了二次装夹基准转换所带来的定位误差. 4、定位误差的计算和多件加工精度的保障条件: 从轮轴图1我们知道用于定位面的ф10圆柱面,在铣工序时实为ф10.35mm-ф10.4mm的工艺(放磨量)尺寸,其公差为0.05mm,多件铣夹具采用的是90°V型槽作为定位元件,根据V型定位误差有关知识,轮轴扁方尺寸是以轴心为基准,在水平方向定位误差为零,而在垂直方向其定位误差为: 定位误差=工件外圆公差÷2sinα/2 (α为所选V型角度) 代工件外圆误差入式=0.05mm÷2sin90°/2 =0.05mm÷1.41 ≈0.035mm 结论是轮轴ф100-0.03外圆工艺尺寸公差0.05mm对90°V型定位方法造成的定位误差为0.035mm,能满足轮轴对称度0.1的设计要求. 从轮轴(图1)中可以看出,要保证轮轴扁方7尺寸和对称度0.1,只要通过调整刀具(图4)与轮轴相对位置就可解决.但多件铣夹具的多个零件,用什么方法来保证呢?那就是要让24个V型槽的检测中心等高(即图中尺寸82.5mm).这是对夹具体制作的主要精度要求.为了确保这一要求,我采用了最终完工时精铣90°V型面的方法.即加工夹具体时,将24个V型面留有0.3-0.4mm的余量.当所有尺寸,形状都加工好后,将定位键安装于底面(N)的槽中,模拟使用状态,将夹具体紧固在X52K机床台面上,将主轴偏转45°,依次逐个地精铣90°V型面.检测结果24个V型面中心误差小于0.02mm; 以下条件已满足夹具对轮轴相关精度的要求: a.24个V型槽测量中心等高; b.V型槽定位面与底面(N)平行 ; c.4*10mm槽侧(A)与底面(N)定位槽中心(K)平行. 5、多件铣夹具的夹紧方式:(图3) 利用小压板(3)、压紧螺栓(4)、将轮轴每两件一对压入相邻的两V型槽内,此时的每个轮轴既是被压紧的工件,又是相邻工件被压紧的支撑点.压板上开有4 * 5mm的槽,用于让开轮轴上ф15圆柱面,使压板的着力点在轮轴两端ф10圆柱面的上侧与下边V型槽面支点相对应.压板中点ф6.5螺栓过孔,制约压板相对于螺栓孔水平面内移动小于0.5mm的距离,压紧工件时不必刻意地放正压板,使装夹方便快捷.这种装夹方式使夹紧着力点靠近铣削力点,增加工件的刚性,有效地减少了工件在加工过程中受铣削力影响而产生变形.由于轮轴扁方单边铣削加工余量只在1.7mm左右,上述所具备的压紧元件和定位方式,足以使装夹工作变得很轻松,可靠. 轮轴夹紧定位原理示意图 6、多件铣夹具的使用(安装): 利用安装在夹具体底面(N)上的定位键(2),嵌入铣床(立式铣床)工作台面T型槽内,使夹具定位件与机床保持正确的位置,紧固梯形螺栓座(5)即可完成夹具的安装. 7、运用多件"轮轴"铣夹具时刀具的选择:(图4) 铣刀因其形状、材质、加工特性的不同而五花八门.特别是改革开放以来,我国刀具产品已达到了国际水平.显然先进刀具价格昂贵.我所在单位是一个老企业,过去留下一些旧刀具,我在其中选择了两把ф63*6相同外径的三面刃铣刀,组装在ф22的短刀杆上,采用错齿安装两把等径的三面刃铣刀,可同时各自铣削轮轴扁方的上下两面.如(图4)所示. 隔圈(3)是用来控制扁方尺寸70-0.1,它的厚度经过试铣调整后确认.因轮轴扁方单边余量只在1.7mm左右,铣削阻力小.切削速度可选择在23-30米/分,刀具转速为118-150转/分,每齿进给量0.10-0.15mm/齿,走刀量150-190mm/分. 8.铣削过程: 铣刀绕夹具行程一周后,完成24件轮轴两端扁方的加工. 步骤为:首先调整好工作台高度以保证扁方对轴心的对称度要求,然后确定刀具相对于工作台在水平面上的运动轨迹(如图5A所示)其中零件尺寸33,通过L可以计算得出: L=轮轴长度-2(扁方长度)+2R (R为刀具半径) L=48-15+63 (L为铣刀中心 L=96mm 如(图5A)所示,刀具从起点O开始,向左运行到达O1点时,完成了轮轴一端扁方的加工.由O1点向外快速运行至O2点,移动L距离,转向右运行到达O3点时,便完成了该24件轮轴的铣削. 由于采用了"多件铣夹具"加工"轮轴",大大提高了生产效率,降低了劳动强度.投资少,见效快,为工厂创造了一定的经济效益(见下图表): "通用夹具"与"多件铣夹具"所产生的经济效益比较表 名称 工时(分)/单件 价格 件/每班 效率 效益(年) 通用夹具 5 1.00元96(件) 1 24096元 多件铣夹具 8÷24≈0.3333 0.066元1440(件) 15 361440元 说明:表中"每班"指8小时工作制; "价格"是按当时普通铣床加工费用为12元/时计算; "8(分)"指每铣削1次(24件)的时间. 由此可得出:采用多件铣夹具铣削轮轴比使用通用夹具效率将提高15倍,每年可为企业创造约32万元的效益. 9.设想: 如果条件允许,采用硬质合金镶片三面刃铣刀,用此夹具应用在数控机床上加工(没条件则用普通机床),采用高速铣削,则可以提高效率和加工质量. 10. 结束语: 生产中常常会碰到一些批量的,要求较高的小零件.由于零件体积小,装夹定位都比较困难.灵活地运用一些小型夹、辅具,只要设计得合理,运用得巧妙,既能满足加工零件的质量和技术要求,又能降低生产成本,提高工作效率,减少废品的发生.此类方式可广泛地运用于车、钳、铣、磨等工序,都能取得满意的效果. 参考文献: a.《机床夹具设计》华中理工大学.机械工业出版社.1993 b.《金属切削原理》华中理工大学.机械工业出版社.1993 c.《铣工工艺学》15051.1135