基于嵌条压板零件的加工工艺分析与专用夹具设计

2013-08-22吴敏庄东海

机床与液压 2013年8期

吴敏，庄东海

(1．宁波职业技术学院，浙江宁波315800;2．宁波海天精工机械有限公司，浙江宁波315800)

在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具分为通用夹具和专用夹具，通用夹具适应范围大，已成为机床附件，但生产率较低，适用单件小批量生产中。专用夹具是针对某一工件某一工序的加工要求专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。常用于批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。

文中以嵌条压板为例分析零件的工艺过程，并为某一工序设计专用夹具。

1 嵌条压板零件介绍

图1为嵌条压板的二维零件图。

图1 二维零件图

嵌条压板是龙门式数控加工中心的主要压紧件之一，它在机床中主要起压紧固定嵌条的作用，来调节嵌条在滑鞍导轨的位置，所以它需要有足够的强度。又因为它直接和嵌条接触，所以对接触的表面粗糙度要求非常高。因此，嵌条压板的加工精度将直接影响机床的运动性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映嵌条压板精度的参数主要有3个:(1)嵌条压板与嵌条接触面的斜度1∶100;(2)接触面的表面粗糙度;(3)嵌条压板的厚度。

图2为零件的三维零件图。

图2 三维零件图

从图1可以看出，工件需要加工的面较多，加工部位多，需要多次进行装夹。分别为:

平面的加工:(1)1∶100斜面及底面，1∶100表面粗糙度为Ra1．6μm，其中斜面距右面尺寸24．95 mm，距左面尺寸20 mm。底面的表面粗糙度为3．2 μm。(2)前后两装配面的尺寸要求为75±0．02 mm，表面粗糙度为Ra1．6μm。(3)工件左右各面，表面粗糙度为 Ra6．3μm。

孔的加工:(1)11×φ22孔深度45 mm，表面粗糙度Ra6．3μm。(2)11×φ33沉孔深度25 mm，表面粗糙度 Ra6．3μm。 (3)2×φ10锥销孔深度30 mm，表面粗糙度Ra6．3μm。(4)2×φ14沉孔深度40 mm，表面粗糙度Ra6．3μm。

螺纹加工:(1)2×M12，螺纹深度30 mm。(2)3×M8，螺纹深度20 mm。(3)4×M8，螺纹深度16 mm。

2 机械加工工艺过程设计

制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中大批量生产的情况下。可以考虑采用专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效益，以便降低生产成本。

2．1 选择定位基准

(1)选择粗基准

选择粗基准时，主要考虑保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。此时以工件的底面为粗基准来铣削工件后面，再以铣好的面为粗基准来铣四周各面。

(2)选择精基准

选择精基准时，应遵循基准重合原则，基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则，便于装夹原则。该工件以底面为精基准。

工序顺序的安排遵循:

(1)基准先行:为后续加工提供精基准。

(2)先主后次:即以主要表面的加工方案为框架，适当穿插次要表面的加工。

(3)先粗后精:有利于保证加工精度。

(4)先面后孔:用平面定位加工孔，有利于安装稳定。

综上所述，具体的加工工艺见表1。

表1 机械加工工艺过程卡片

3 夹具设计

通过对零件的形状和加工工艺的分析，文中以工序7、8铣削面为例，介绍夹具的设计过程。

3．1 定位装置设计

由嵌条压板零件图可知，工件材料为HT250，由于年产量5万件，是中批生产，工件的加工精度要求又不高，所以设计的夹具结构不宜太复杂。应在保证质量和适当提高生产率的基础上，尽可能地简化夹具的结构，降低夹具设计与制造的成本，提高经济效益。传统的加工方法，每次装夹一个零件，生产效率较低，为了提高生产效率，设计一个一次能装夹多个零件的专用夹具。

为了保证前后端面的平行度要求，根据工件加工要求，加工时需要限制工件的6个自由度，该夹具采用一面两销定位，以铣削好宽70 mm的底面及地面上2×φ10的孔为定位面和定位孔，限制零件的6个自由度。图3为定位装置三维图。