多件高效铣削弹性夹具设计与应用

章 鸿

(四川信息职业技术学院，四川 广元 628017)

图1 所示为一种车用高度调整销，该零件的结构特征为左端带有M18 的螺纹，中间带具有对称平面的台肩，右端为φ16 mm 光杆。其主要工作原理是装配时M18 的螺纹可以实现所定位零件的高度调节，中间的台肩实现零件的轴向定位，台肩的对称平面便于嵌入与其配合的零件，并防止发生相对转动，实现零件的周向定位。根据生产需求，该零件需大批量生产。从零件的结构特点来看，M18 的螺纹和φ16 mm 的光杆为常见结构，而零件中带对称面的台肩结构却不常见，对于这种结构，一般的加工方法为在铣床上单件铣削，采用V 形块夹紧装置［1］。而该夹紧装置的特点是，工作时只能单件装夹，工作效率低，同时，一次装夹只能加工一个面，再次装夹时，就必需重新找正，两对称面的平行性保证起来就成了一大难题。

图1 带肩定位销工件图

为了解决上述问题，设计了一专用夹具，如图2所示。

1 夹具的工作原理

工件装夹及加工方式如图3 所示，夹具直接安放在机用虎钳上，将待加工工件插装在夹具夹持孔中，然后转动机用虎钳手柄，在夹紧过程中，夹具体上的弹性块产生弹性变形，从而达到夹紧工件的目的。在立式铣床上平行地装夹两把三面刃铣刀，结合工件的尺寸大小，选择外径为125 mm 铣刀，为了保证工件上的被加工平面之间的间距，两刀之间的刀柄上需安放一厚度为22 mm 的环形隔套，铣削方式选择顺铣，工作台进给方向与主轴转向如图3 所示。

图2 夹具零件图与立体图

图3 工件装夹及加工示意图

2 夹具的结构设计选材与加工［2］

夹具采用一体式设计，工件的夹紧与定位由6 个开缝夹紧孔来实现，开缝宽度为3 mm，根部设计有6个φ10 mm 的工艺孔，用来减小应力集中现象，同时可增大夹具体的变形挠度，产生更大夹紧力。变形夹紧孔的尺寸与工件的被夹持部位的直径保持有效配合，从而实现工件的快速装卸，由于工件夹持部位的尺寸不得小于φ16 mm，为了保证夹紧的可靠性，该孔的尺寸不能太大，通过对该孔进行公差计算，孔的尺寸确定为。同时，为了保证被加工工件台肩平面的对称性，对6 个夹紧孔上下方向上提出了位置度要求，理论正确尺寸为5 mm。为了减小夹紧力，保证弹性变形量，同时为了防止铣刀与夹具之间产生干涉，夹具的前表面中部设计了一高度为43 mm，深度为10 mm 的通槽，夹具体两端各有一个10 mm 的突肩，以便于在虎钳上的快速定位。

夹具材料选用厚度为20 mm 的65Mn弹簧钢板，65Mn弹簧钢具有较高的硬度、淬透性好、脱碳倾向小，价格低廉、切削性好等优点。加工工艺路线按排:退火→切削加工→淬火(830 ±20 ℃，油冷)→回火540 ±50 ℃→复检夹紧孔尺寸(若超差需进一步加工到合格的范围内)。

3 夹具的优点与应用

(1)夹具结构简单，为一体式，便于制造。

(2)体积小，重量轻，耗材小，所需材料价格便宜。

(3)装夹方便，可直接用通用机用虎钳进行夹紧。

(4)加工效率高，一次可装夹6 个零件。

(5)可实现零件快速装夹，无需找正和定位。

(6)结构合理，可保证夹紧的可靠性。

(7)在立式铣床上加工，配合两把三面刃铣刀，可实现一次装夹便加工出两个面，很好地解决了台肩面的平行性的难题。

4 结语

夹具改进性设计合理，使用效果良好，工作可靠，寿命长。因此该夹具自投入使用以来，大大地提高了工作效率，降低了零件的废品率。夹具的成功使用为同类产品的设计提供了有效的参考，具有推广价值。

［1］彭丰年.批量铣削典型零件的夹具设计［J］.机械工程师，2009(1):31 -32.

［2］张小熙，付劲松，金鸣.多件装夹铣具的夹紧力计算［J］.机械制造，1998(9):31 -32.

［3］刘俊成.机床夹具在设计过程中夹紧力的计算［J］.工具技术，2007(6):89 -90.

［4］陈宏钧.实用机械加工工艺手册［M］.北京:机械工业出版社，2009.

［5］王光斗，王春福.机床夹具设计手册［M］.上海:上海科学技术出版社，2000.