铣工夹具旋转中心的设计改进

张云海

【摘 要】在现代数控生产中，对于在铣床加工所用的夹具要求越来越高，并且各种加工生产中，要求设计专用铣工夹具，才能满足生产需求。本研究通过分析现代铣床加工中各种夹具的特点，并对典型的铣工夹具中存在的问题进行讨论分析，然后对夹具旋转中心的设计改进提出意见和建议。一达到既能提高生产率，又能提高生产质量的要求。

【关键词】铣工夹具；旋转中心；设计改进

0.前言

在铣床的铣削加工中，通常会用到各种夹具随着工作台一起运作。铣工工件在铣床加工中，除了通过各种方式定位以外，还起着加紧、固定的作用。即使在工件工作中，它仍然保持在原位置不变，不会因为机床的机械振动而产生位置的偏离，以保证工件加工过程中的精确性和操作过程的安全性。一些典型的夹具有直线进给式夹具、圆周式夹具、靠模进给式、组合夹具等。它们在用法上会根据机床加工特点各有不同。

1.铣床夹具的特点

传统的铣床夹具具有以下几种特点：第一，铣床夹具的夹力要足够大，由于机床在加工中会产生震动，所以它的抗震性要非常好以起到良好的夹具作用。第二，铣床夹具的刚度和强度要求非常高。第三，夹具的安装要求严格，安装必须到位以便于铣床加工中的使用。

2.铣工夹具的设计改进方式

2.1直线进给式铣床夹具的设计与改进

直线进给式铣床夹具，这种夹具是通过其部件上的一组板块和支撑丁实现定位。然后通过移动手柄以及浮动盘的移动以及定位键的操作实现定位和加紧。若将夹具两端分为A和B，按习惯设计的夹具，先加工好A处，再旋转180。角度到铣B处。但在实际生产过程中，通常则加工好A处之后，必须将铣床的横向走刀移到另一个定位刻度加工B处.若稍一疏忽，则会生成加工不良甚至产品报废。为确保产品质量，方便操作，常常采取分批加工的办法，即加工一批零件时，第一道工序是将A处全部加工好，第二道工序是将夹具转一个180。再加工B处。这样做的结果就是使生产过程变得十分复杂。在设计中，需要对夹具的旋转中心做一定的位置调整，这样就可将以上两道工序合并成一道工序，节省了许多辅助工艺时间，实现定位的准确，并且能够确保生产质量。

2.2圆周式夹具旋转中心的设计

这种圆周式夹具由拉杆、定位销、开口、挡销、转台和液压缸组成。一般适用于多工位加工的铣床上使用。为了使夹具结构紧凑、使用方便，对于夹具旋转中心的设计上，需要通过分析计算，对夹具旋转中心的角度进行调整，对它的轴承盖进行改造，在夹具上同时安装10个工件，由电动机带动回转工作，以实现高效生产。

2.3靠模进给式夹具的改进方式

靠模进给式夹具主要通过定向键（即定位件）的设计和改造，来提高它的性能。通常定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。

2.4组合式夹具旋转中心的设计

为了适应不同的生产条件，用夹具零部件组合成了易于连接和调整的组合夹具。这种夹具的特点是可调整夹具包括通用可调整夹具和专用可调整夹具，并且夹具的柔性较高。一般采用工具钢和优质合金钢制造，有基础件、支撑件、定位件、压紧件、紧固件、辅助件和组合件等几大类。在件与件的连接中，要求件的总装精度、尺寸精度非常高。对于夹具旋转中心的设计，要求能够准确定位后，起到固定、夹紧的作用。

3.其它铣工手动夹具的改进方式

3.1夹紧器的设计改造

夹紧器由两部分组成，即夹头和捏手。传统的夹紧器都使用时将工件置于钳口中，调整压紧螺栓使头部压块轻轻压紧工件，然后通过两个捏手用力加紧东西。通常钳口的夹紧范围为0～40毫米，夹紧力为300公斤左右。工件便被夹紧后，向外拉两捏手，主夹紧力消失，松开压紧螺栓就可卸下工件。此夹紧器的结构特点是，通过上夹头与捏手的铆接点、两捏手的铆接点、下夹头与捏手的铆接点、三点共线来实现其自锁。

3.2对手用钢锯片修磨器的构造的设计改进

修磨器是铣工工具中一种非常重要的工具。它是对手用钢锯片的损坏进行修磨的一种器具。通常，锯片的损坏分为下面三种情况，第一，锯片正常磨损，一般都是由于使用时间过长，钢锯片的锯齿出现磨坏的现象。当锯齿严重磨损后，锯片在工件的锯缝中只能打滑，而不是切削，出现此类情况后，应及时将磨损后的锯片卸下来，否则，锯片易折断。第二，在使用中由于用力不当出现锯片被折断的现象。第三，使用方法不正确打齿的锯片，在锯削薄板、薄管时，由于锯片的齿距大于锯削件的厚度，或者起锯的角度不当，都会造成锯片锯齿的损坏。对于修磨器旋转中心，齿轮的设计要求非常高。已知凸轮的运动规律0～6°上升3mm，60°～250°停止运动，250°～266°下降了3mm，266°～360°停止不动。按照这个规律，对旋转中心部件进行调整，以提高修磨器工作效率。

3.3活动头开口扳手旋转中心的优化设计

在铣床加工中，拆卸、回装中会用到活动头开口扳手。有些情况下甚至会采用厂家配备的几十公斤重的开口固定扳手，会因为工作空间的限制是笨重的大扳手用起来十分不便，而每安放一次扳手最多只能将螺母旋转60°。因此，通过对开口固定扳手进行受力分析，当扳手顺时针旋转时，螺母受到顺时针方向的力偶矩作用；而扳手头部则受到逆时针方向的力偶矩作用；当扳手逆时针方向旋转时，螺母受到逆时针方向的力偶矩作用，而扳手头部则受到顺时针方向的力偶矩作用。通过研究，将开口固定扳手头部制作成活动的，即具有中心旋钮，然后制作上活动头及下活动头，活动头与母板配钻销钉孔和固定孔，然后组装即成。使用时可根据角度的需要，取下一固定螺栓，让，一活动头活动，另一活动头固定不动，即可达到与棘轮扳手一般的效果。

3.4夹钳旋转中心的优化

夹钳的部件有基座、右钳、转油缸套筒、油缸活塞销钉、起竖臂销钉等。在设计中，夹钳基座结构对称，左右夹钳尺寸相同，左右连杆长度相等，星形转子三转臂长度相等。通过对各部件平移自由度和旋转自由度以及连接类型的调整，是该铣工夹具能使用于不同生产场合。

3.5柱形多用丝锥铰杠旋转中心的优化

普通生产中所用的标准丝锥铰杠只有一个夹持位置，只能夹持一种丝锥，给工作带来麻烦。鉴于这种情况，通过研究设计了柱形多用丝锥铰杠，该结构为在铰杠上用销固定一个固定套筒，活动套简与铰杠了用平键连接，只能轴向移动。在固定套筒的右端和活动套筒的左端端面上都铣有四个大小不等的90OV形槽，以形成四个大小不等的夹持位置，用来夹持不同规格的方样。再生产使用中，既省力又省时，达到了提高生产效率的目的。

4.结语

铣工夹具在设计中要求其结构简单、便于制造和后期的维修，在机械加工过程中要求加紧的位置准确不变，并且操作省力、安全。因此在工件设计中，通过实践经验，对夹具精度、夹具规划、夹具可及性和装夹稳定性进行分析，以分析结果作为来验证夹具设计的性能的依据。然后对铣工夹具旋转中心和夹具夹紧机构的的不断优化和设计以达到省力、安全、可靠、提高工作效率的要求。 [科]

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