一种特殊产品加工防夹刀装置的研究设计

李素娟 朱海平

摘要：一种特殊产品在机械加工过程中，正常要用锯片铣刀沿着螺纹孔方向开槽，开槽至全长大约1/3处时由于已开部分的收缩变形，导致锯片铣刀所受夹紧力越来越大，越向纵深加工收缩变形越严重，从而会使锯片无法移动，最终导致中断加工甚至折断锯片铣刀。为解决实际难题，结合该产品的装夹方法，研究出一种能防止工件收缩变形的装置，该装置主要包括螺杆、螺帽、连接块、销子及与之相配合的底板。该装置适用于单件或批量生产，极大的提高了加工效率，并彻底解决了夹刀、断刀的困扰。

Abstract： In the machining process of a special product，it is normal to use the saw blade milling cutter to slot along the direction of the threaded hole. When slotting to about 1/3 of the total length，due to the shrinkage deformation of the opened part，the clamping force of the saw blade milling cutter becomes larger and larger，and the further processing shrinkage deformation is more serious，which will make the saw blade unable to move，resulting in interruption of processing and even breaking of the saw blade milling cutter. In order to solve practical problems，combined with the clamping method of the product， a device which can prevent the shrinkage and deformation of the workpiece is developed. The device mainly includes screw，nut， connecting block，pin and the matching bottom plate. The device is suitable for single piece or batch production，which greatly improves the processing efficiency，and completely solves the problems of clamping and breaking tools.

關键词：锯片铣刀;收缩变形;中断加工

Key words： saw blade milling cutter;shrinkage deformation;interrupted processing

中图分类号：TG71                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）24-0092-02

1  技术背景

随着装备制造的不断发展，生产工具、生产设备、产品与工程结构均变得越来越复杂，这种复杂性主要表现在其内部各组成部分之间与外界环境之间的联系变得越来越密切，以至于其中某一部分的一些变化可能会引起一连串的响应进而波及全局，即“牵一发而动全身”[1]。在机械加工过程中，由机床、夹具、刀具和工件构成的工艺系统的各个环节，对加工过程及加工质量都会产生重要影响，任何环节出现问题都将使得加工过程无法正常进行或使得加工质量无法得到保证。因此，简单实用的工装夹具的设计和研发，不仅能够提高生产效率和保证产品质量，同时也能极大的降低制造成本，为生产制造的连续进行和高质量产品的稳定输出提供基础保障。

锯片铣刀既是锯片也是铣刀，是同属于两者的产物。锯片铣刀大多是由W6Mo5Cr4V2或同等性能的高速钢、硬质合金等材料制作。经常用于中硬及以下金属材料的槽加工等，锯片铣刀的常用齿形有三角齿、三角齿倒角;圆弧齿、圆弧齿倒角。最常用的是三角齿。

该产品正常用锯片铣刀加工时，需要沿着螺纹孔方向开槽，在加工过程中，受切削热的影响[2]，加工到大约1/3长度处时由于工件开槽处的收缩变形，锯片铣刀所受夹紧力越来越大，从而无法移动，最终导致中断加工。为此，结合该产品的装夹方法，研究出一种能防止工件收缩变形的专用装置，该装置主要包括螺杆、螺帽、连接块、销子及与之相配合的底板。

2  行业发展

机械制造业在国家行业发展中处于基础性地位，它同时也是一个国家的支柱型行业，能在很大程度上影响国民经济的发展[3]。我国在长期的经济建设中，机械制造行业也取得了一些成绩，但不可否认的是，机械制造行业也在发展过程中同时暴露出一些问题。对任何一个国家来说，机械制造业水平的高低都会对该国的经济建设产生重要影响，我国自然也不例外（如图1所示）。伴随改革开放政策的实施，我国的机械制造行业整体发展很快，制造业水平明显提升，并且也由最初的单纯追求数量逐渐转变为技术创新。

尽管机械制造行业取得了显著成绩，可是拥有知识产权的自主品牌却十分有限。通过深入分析我国机械行业发展现状，发现我国的机械制造行业整体水平仍然落后于西方发达国家[4]。主要表现为：核心设备和技术远远落后于国外先进水平，毛坯原材料质量稳定性不及国外同类产品，热处理工艺水平达不到高水准要求导致产品质量上不去……为了改变这种现状[5]，国内企业开始与国外先进企业联合发展，但因为核心技术受制于人依然无法突破制约瓶颈，还存在被国外企业觊觎的风险。还有，国家对制造业的关注与资金投入不足也是行业整体水平较低的原因之一，如图2所示。

3  技术方案

本设计方案遵从简单、便捷、高效、实用、经济、可靠的理念，本着为产品提供可靠的质量输出，为操作者提供实用的工装夹具。利用企业现有设备和原材料，发挥产业技术人员的聪明才智完成夹具自制。这样，既保证了产品质量和生产安全，又能降低作业人员的劳动强度和夹具的自制成本[6]。

螺栓联接主要用于需要螺栓承受横向载荷或需靠螺杆精确固定被联接件相对位置的场合。螺钉联接适用于其中一个零件较厚或另一端不能装螺母的场合，不适用于经常拆装的场合。双头螺栓联接：适用于其中一个零件较厚，结构紧凑和经常拆装的场合。紧定螺钉联接常用于固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。螺栓联接特点：被联接件均较薄，在其上制通孔。用螺栓、螺母联接，结构简单，装拆方便。螺钉联接特点：不需用螺母，将螺钉穿过一被联接件的孔，旋入另一被联接件的螺纹孔中。双头螺柱联接特点：被联接件之一较厚，在其上制盲孔，且在盲孔上切制螺纹。薄件制通孔，无螺纹。用双头螺柱加螺母联接。允许多次装拆而不损坏被联接件。紧定螺钉联接特点：利用紧定螺钉旋入一另件的螺纹孔中，并以末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中。根据实际使用环境，可对照选择强度、尺寸不同的聯结螺栓。

本装置（如图3）主要包括：螺杆4，螺帽5，销子1，连接块6，其特征在于，先将工件固定在底板上，将销子1插入到工件2光孔中，再将螺杆4通过螺纹连接到底板3上，最后用螺帽5将工装旋紧，通过销子传递相反的张力，以达到防止工件在加工中孔收缩的目的，利用螺纹的预紧力防止工件收缩。

操作方法如图4所示，先将工件2固定在底板上，将防收缩工装1的销子插入到工件2光孔中，再将螺杆4通过螺纹连接到底板3上，最后用螺帽5将工装旋紧，通过销子传递相反的张力，以达到防止工件在加工中螺纹孔收缩的目的。

4  研究意义

机械制造业是为国民经济各部门提供机械装备的行业，在国民经济中占有十分重要的地位，机械制造本身也离不开机械装备。简单实用的工装可使机械加工的生产效率得到大幅度的提高，确保输出稳定可靠的产品质量，同时也能降低生产成本，节约能源和原材料等。

因此，工装在机械加工中扮演着非常重要的角色。大量现场数据表明，工装在设计时一定要考虑使用的简单、可靠、便捷、经济、互换等因素，一套简单实用、经济高效的工装，不仅能够极大的提高生产效率，在确保产品质量稳定可靠的同时，也能有效降低制造成本，减轻企业负担。所以，设计者在继承的基础上一定要有创新，在创新的同时一定要结合实际使用，只有这样设计出的工装才能发挥出综合优势，真正为生产提供大力支撑。

5  结论

本课题设计研究的防变形装置，简单实用、高效可靠，能够适用于单件或批量生产，极大的提高了加工效率，并彻底地解决了夹刀、断刀的困扰。

参考文献：

[1]杨叔子.机械工程控制基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2019.

[2]谢旭华.机械制造工艺及工装[M].北京：科学出版社，2010.

[3]汤锐.浅谈机械制造与设备的技术发展[J].化工管理，2015，（33）.

[4]王健.机械设计与机械制造的技术探讨[J].山东工业技术，2016（1）.

[5]陈世平.先进制造技术及其在机械制造中的应用[J].新技术新工艺，2002（7）：2-4.

[6]陈伯仲.浅谈提升制造业产品品质[J].企业改革与管理，2016（10）.