圖1 撥桿零件簡圖
某公司加工一種撥桿零件，如圖1所示,。材質(zhì)ZG35,，大批量生產(chǎn)。該零件外形呈矩形,，兩端是半圓,，半徑50mm，厚度δ=40mm,，一端加工φ（50±0.1）mm通孔,，另一端與φ50mm孔相垂直加工一個(gè)φ（30±0.1）mm孔，兩孔中心距是（110±0.1）mm,，兩孔加工表面粗糙度值Ra=1.6μm,，厚度方向兩平面表面粗糙度值Ra=3.2μm。該零件毛坯為精密鑄造,，各方向表面較平滑,，表面粗糙度值可達(dá)到Ra=25μm。該零件加工要保證兩孔公差±0.1mm,，兩孔中心距公差±0.1mm，加工表面要保證表面粗糙度要求,。加工工序是：（1）加工厚度方向兩平面,。（2）加工一個(gè)孔。（3）以加工完成的孔為基準(zhǔn)加工另一個(gè)孔,。平面加工要求不高,，達(dá)到厚度尺寸和表面粗糙度要求即可,，孔加工先加工φ30mm孔，以φ30mm孔為基準(zhǔn)加工φ50mm孔,，采用鉆孔,、擴(kuò)孔和鉸孔方法。為充分發(fā)揮設(shè)備加工能力,，提高加工效率,，設(shè)計(jì)制造夾具，借助夾具功能在一臺(tái)車床上完成平面和兩孔加工,，本文介紹夾具設(shè)計(jì)及使用,。
車床加工平面效率較高，該零件厚度方向兩平面加工表面粗糙度值Ra=3.2μm,，單個(gè)零件直接安裝在車床卡盤上,，存在頻繁找正、裝夾的麻煩,。設(shè)計(jì)夾具,，將夾具固定在卡盤上，一次找正完成,，零件安裝在夾具上無需再找正,，僅需夾緊即可，零件的加工質(zhì)量可由夾具控制,。
夾具由圓形夾具體1,、V形夾塊2、擋板3,、夾緊螺釘4,、零件5和雙圓柱定位塊6等組成，如圖2所示,。夾具體設(shè)計(jì)為圓形,，直徑400mm，便于三爪自定心卡盤裝夾,，夾具體表面加工平整,，與零件表面構(gòu)成平面副定位，限制3個(gè)自由度,，雙圓柱定位塊6與零件一端圓弧構(gòu)成兩點(diǎn)定位副,，限制2個(gè)自由度，共限制5個(gè)自由度,。V形夾塊2,、擋板3和夾緊螺釘4等組成夾緊機(jī)構(gòu)，V形塊的V形槽對應(yīng)零件另一端圓弧，即限制零件一個(gè)自由度,，又構(gòu)成夾緊副,。
設(shè)計(jì)要求零件安裝在夾具體上，零件十字中心與夾具體十字中心必須重合,，雙圓柱定位塊的質(zhì)量與夾緊機(jī)構(gòu)的質(zhì)量應(yīng)該相等,，保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，避免偏重產(chǎn)生慣性力,，影響加工質(zhì)量和損壞刀具,。
加工之前，先將夾具體安裝在車床三爪自定心卡盤上,，找正平面和中心線,，確認(rèn)無誤，將零件安裝在夾具體上,，擰緊夾緊螺釘,，開始加工。首件加工完成后,，后續(xù)加工時(shí)夾具體不需要再找正,，直接安裝零件夾緊即可。
一般孔加工均采用鉆床,，采用車床加工借助夾具可以大大提高加工效率,，并保證加工質(zhì)量。車床加工孔,，其原理是將零件待加工孔對應(yīng)于車床回轉(zhuǎn)中心,，鉆孔刀具安裝在車床尾座上，車床卡盤轉(zhuǎn)動(dòng),，帶動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng),，尾座上的刀具作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)孔的加工,。設(shè)計(jì)夾具,，將待加工零件安裝在夾具上，由夾具保證零件與車床的相對位置,。
該夾具由圓形夾具體1,、配重圓盤2、零件3,、平面定位平板4,、兩點(diǎn)定位圓臺(tái)5、壓板支座6,、壓板7,、夾緊螺栓8和底部支撐板9等組成,，如圖3所示。
零件厚度方向一平面與夾具體上平面定位平板4構(gòu)成平面定位副,，限制3個(gè)自由度，兩點(diǎn)定位圓臺(tái)5與零件寬度方向一側(cè)面構(gòu)成兩點(diǎn)定位,，限制2個(gè)自由度,，底部支撐板9與零件一端圓弧構(gòu)成點(diǎn)定位，限制1個(gè)自由度,，實(shí)現(xiàn)6點(diǎn)定位,。夾緊機(jī)構(gòu)采用螺紋－壓板夾緊，相距一定距離的2個(gè)勾頭壓板安裝在壓板支座上,，壓板上加工長孔,，壓板可以左右移動(dòng)，零件安裝上后,，壓板向右移動(dòng),，壓住零件，擰緊螺釘,?？准庸ね瓿珊螅砷_螺釘,，壓板向左移動(dòng),，卸下零件。
圖2 零件車加工平面夾具設(shè)計(jì)簡圖
1.夾具體 2.V形夾塊 3.擋板 4.夾緊螺釘 5.零件 6.雙圓柱定位塊
該孔加工采用鉆孔和鉸孔工步,，通過鉸孔保證孔的公差要求,。
首件加工，先將零件安裝在夾具體上,，然后將夾具體安裝在車床三爪自定心卡盤上,，以待加工孔中心為基準(zhǔn)進(jìn)行找正，孔加工后,，經(jīng)檢測無誤,，卸下零件，夾具體不動(dòng),，后續(xù)加工僅將零件安裝在夾具體上,，壓緊即可，無需再找正,。
每個(gè)零件加工后,，在零件定位平面一側(cè)打上標(biāo)記“A”，為下道工序定位基準(zhǔn),。
該夾具由夾具體1,、配重圓盤2、點(diǎn)定位圓臺(tái)3、零件4,、長定位銷6,、定位銷支撐座5和鎖緊螺母7等組成，如圖4所示,。
圖3 加工φ30mm孔車夾具設(shè)計(jì)簡圖
1.夾具體 2.配重圓盤 3.零件 4.平面定位平板 5.兩點(diǎn)定位圓臺(tái)6.壓板支座 7.壓板 8.夾緊螺母 9.底部支撐板
圖4 加工φ50mm孔車夾具設(shè)計(jì)簡圖
1.夾具體 2.配重圓板 3.點(diǎn)定位圓臺(tái) 4.零件 5.定位銷支撐座6.長定位銷 7.鎖緊螺母
φ50mm孔加工既要考慮孔本身的公差要求,，又要考慮與φ30mm孔中心距的公差要求，加工中主要定位基準(zhǔn)是已加工的φ30mm孔的內(nèi)表面,，其次定位基準(zhǔn)是零件厚度方向的平面A面,，采用長圓柱銷和φ30mm孔內(nèi)表面構(gòu)成孔－長銷定位副，限制4個(gè)自由度,，在定位銷根部設(shè)計(jì)小凸臺(tái),，與零件φ30mm孔端部構(gòu)成小平面定位副，限制1個(gè)自由度,，零件A面與點(diǎn)定位圓臺(tái)3構(gòu)成點(diǎn)定位副,，限制1個(gè)自由度，共限制6個(gè)自由度,。
圓柱銷頭部加工螺紋,，與鎖緊螺母組成螺紋夾緊機(jī)構(gòu)，圓柱銷桿部與φ30mm孔內(nèi)表面配合尺寸采用過渡配合,，零件φ30mm孔安裝到長圓柱銷上,，鎖緊螺母擰緊，即實(shí)現(xiàn)夾緊,。
零件安裝后夾具體出現(xiàn)偏重,，在其對面設(shè)置配重塊，從加工角度出發(fā),，圓形零件加工較方便,，考慮到平衡調(diào)節(jié)的靈活性和平衡塊體積不會(huì)太大，將平衡塊設(shè)計(jì)成兩個(gè)圓柱體（配重圓板2）,，其尺寸根據(jù)質(zhì)量分布情況來確定,。
加工時(shí)先將夾具體安裝在車床三爪自定心卡盤上，找正鎖緊,。零件安裝在長圓柱銷上螺母鎖緊,。加工工步為鉆孔→擴(kuò)孔→鉸孔。首件加工完成,，檢測無誤,。夾具體不需再調(diào)整、找正,。然后進(jìn)行后續(xù)加工,。
矩形零件平面加工采用車床,，一般采用四爪卡盤，且找正裝夾較麻煩,，借助夾具可以采用三爪自定心卡盤,，且找正一次，后續(xù)加工無需再找正,，節(jié)約時(shí)間,，效率高。采用車床加工孔,，零件轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭僅作往復(fù)運(yùn)動(dòng),，加工效率高,，質(zhì)量穩(wěn)定。設(shè)計(jì)夾具,，將零件的幾道工序安排在一臺(tái)車床上,，減少轉(zhuǎn)序時(shí)間，提高加工效率,，提高加工質(zhì)量,。