铰链的多工序加工夹具

张炳培

摘 要：铰链是我院校企合作加工的产品之一，是卫浴产品坚固配件，它加工的精度直接影响着整套产品安装使用美观和寿命。文章从加工的实际情况出发，以工序集中为原则设计加工铰链专用夹具，从而更好地保证安全、保质、省时、省力、节约成本等优点，有效的提高了生产效率。

关键词：多工序；铣削；夹具

铰链是我院校企合作长期加工的产品之一（见图1），是卫浴产品坚固配件，它加工的精度直接影响着整套产品安装使用美观和寿命。

铰链从原材料到成品的加工过程分别为锯削、CNC加工、去披锋、研磨（拉丝）、氧化等工艺流程。本院主要负责CNC加工。每月要完成2500件，为了保证完成生产，开始安排6台Brother TC-S2CZ型数控铣床，才能满足生产任务。长期占用6台设备，使教学带来较大困难，为了提高生产效率、扩大学生学习视野、减少学生劳动强度、为了空出机床进行教学等动力，研发铰链多工序加工夹具如下。

1 铰链加工工艺分析

1.1 原毛坯材料分析

用锯床将工件锯削，保证工件尺寸（长度67mm，高度30mm，宽度27.5mm），用游标卡尺检测。

1.2 加工难度分析

（1）簿壁加工，易變形。根据铰链图1所示，工件左端外圆弧与内孔？覫27、？覫24同心，加工内孔？覫27后，加工后残余内应力，产生变形。（2）工件左端外圆弧与内孔？覫27、？覫24同轴度误差大，安装产品时会影响美观和耐用度。（3）M10、？覫8内孔轴心线与内孔？覫27、？覫24轴心线平行度误差大，整体支架不能调平行，出现受力不均匀，影响产品寿命。

2 夹具设计原则

（1）铰链多工序集中，减少工件装夹的辅助时间。（2）对操作者的技术要求低，满足装夹过程中的简单与快速操作。（3）满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性，保证加工质量。（4）满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性，保证生产过程安全。（5）尽可能选用市场上的标准件，方便更换和节约加工成本。（6）设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则。

3 夹具设计原理

3.1 以圆弧面为定位基准

由于毛坯料的圆弧面是直接成型，不需要加工，以圆弧面为定位基准，等于以圆心为基准，使所有工序加工都是圆心为基准，符合基准重合原则，减少定位误差，有效解决加工难题（2）。

3.2 以A或B面为定位基准（见图1）

检验毛坯料A、B面之间的平行度及其与圆弧面的垂直度，保证符合公差范围。通过夹紧力，使A面或B面紧贴夹具体，保证A、B面与圆弧成的垂直度，使用加工的螺纹中心线、孔中心线相互平行，并与A、B面垂直；有效解决加工难题（3）。

4 夹具组成与零配件的作用

夹具主要由夹具体、紧固螺钉、定位铜块、夹紧块、圆弧定位块、紧固长螺钉等零件组成见图2b所示：（1）抓手螺钉是标准件，方便更换，主要方便操作员，搬动夹具。（2）紧固螺钉主要是坚固圆弧定位块，让圆弧定位块在工作过程中不发生位移。（3）夹具定位孔主要是让夹具体快速安装定位在铣床工作台中。（4）定位铜块材质为软铜，防止夹伤工件，其圆弧面有导向作用方便安装。（5）夹紧块材质为普通钢材，主要通过紧固螺纹作用下，夹紧定位铜和工件。（6）夹具体材质为调质钢，是夹具的核心部分，两边有圆柱孔与固定在铣床工作台的导柱配合，保证加工过程中夹具不发生位移，满足加工要求。（7）紧固长螺钉是标准件，容易更换，主要用于压紧夹紧块实现夹紧工件。

5 工件在夹具加工顺序

（1）定圆心位置。使用定点钻定2-M10、2-？覫4、2-？覫8、M5、？覫24圆心位置，防止起钻跳动而断钻头。（2）使用钻头钻加工？覫4小孔和螺纹孔？覫8.5，用丝锥M10加工螺纹，如图2b件A所示。（3）使用钻头加工M5螺纹孔，用丝锥M5加工螺纹，如图2b件B所示。（4）使用钻头和铣刀，加工？覫8、？覫24、？覫27及凹位，如图2b件C所示。

6 夹具安装工件操作步骤与要求

（1）如图2b所示放置工件A和定位铜块，拧紧长螺钉13压紧夹紧块9和定位铜块，而夹紧工件，使用胶锤用适量敲打工件表面，防止夹紧过程基准面未贴紧夹具体。（2）如图2b所示放置已加工M10螺纹和？覫8.5的工件B，？覫8.5孔与夹具体的螺纹相配，拧紧长螺钉14压紧夹紧块15而夹紧工件B，保证加工M5螺纹孔及其螺纹时，不发生位移。（3）如图2b所示工件C，拧紧长螺钉12压紧夹紧块22和定位铜块，而夹紧工件，使用胶锤用适量敲打工件表面，使工件表面紧贴夹具体表面；拧紧长螺钉19压紧夹紧块20压紧工件，让工件C实现完全定位，防止工件在铣削过程中发生振动和位移；有效解决加工困难（1）。（4）夹具在数控铣工作台的安装见图2a所示。6件产品安装在夹具后，操作者把夹具放置到数控铣工作台正确位置后，一键启动气动装置固定夹具在工作台中。启动数控铣加工产品。（5）在数控铣的铣削加工同时，操作者对另一个夹具进行安装工件，让加工时间与辅助时间同时进行，省去了辅助时间。（6）在夹具安装工件时的注意事项：a.工件A、B是数控铣加工的半成品，工件C才是成品，每次完成取走工件C成品2件。b.取走成品工件C后，把工件B放到工件C位置；工件A放在工件B的位置；工件A位置放新毛坯料。c.每次在数控铣工作台卸下夹具后，先放另一夹具安装到数控铣工作台，开动设备加工后，才对卸下的夹具进行拆装工件。

7 结束语

采用铰链多工序加工夹具后，1个人操作1台数控铣设备，7分20秒装卸夹具1次出2件成品，合格率达100%，一个月22天可以轻松完成2500件。比原来加工安排提高6倍以上，省时、省力、节约成本、提高了加工效率。