双向自动定位快速分度夹具

刘金涛

（大连金玛硼业科技集团有限公司，辽宁大连 116600）

0 引言

任何机械零件或产品都有加工精度要求，在加工精度要求很高的机械零件或产品时，需要采用加工精度高的设备，需要提高机械零件或产品定位面的加工精度，但是加工效率低、费用高。

我们公司曾经加工过一种零件（见图1），它是一种中间有凸起棱台的四边形板状零件，技术要求：凸起棱台的四边形边长一致，凸起棱台的四边形对称。按常规此零件需要在铣床上加工，如图2所示，首先加工零件的外形，然后将加工好外形的毛坯用平口钳夹紧，在铣床上先加工凸起梯形棱台的四边形的一个面，将零件重新装夹后旋转90°，再加工另外一个凸起梯形棱台面，如此反复，需要重新装夹四次，才能将凸起棱台的四个面加工完成。

图1 工件图

1 采用常规加工方法存在的问题

1）受外形的影响很大。由于是用4 个边分别定位，受外形边长尺寸L 不一致的影响，当以图2 所示的定位方法加工时，加工中心距A′和零件图纸基准中心距A 根本不能重合，A′=A-D/2 加工中心距，A′和零件图纸基准中心距A 相差D/2，凸起梯形棱台边长尺寸W′=W-D，因为D=0.5大于C=0.05，所以W′根本不可能保证达到图纸的要求。

2）在加工过程中，按照图2 所示的方法加工，需反复重新装夹4 次，所以费工费时，加工效率低。

3）在加工过程中，毛坯的形状可能如图3 所示，在这种情况下，按照图2 所示的方法加工，由于是用4 个边分别定位，加工出凸起梯形棱台的形状和毛坯的形状完全一致，所以根本不能保证达到图1所示技术要求的形位公差。

针对以上所存在的问题，也可以采用相应的改进方法：一是加工毛坯过程中严格控制外形尺寸使l+D=l+C（即将公差由0.5 mm 提高到0.05 mm）；严格控制毛坯外形状态，控制平口钳安装精度；二是采用加工中心等高精度设备进行加工。

图2 定位方式

图3

以上二种方法虽然也可以达到使用要求，但由于加工费用高、供货周期长，使用不方便等诸多原因而放弃。

2 确定设计方案

根据图1 所示，通过分析可以看出：零件的基准是中心线，无论外形尺寸如何变化，它始终在四边形的中心对称的位置上，在加工过程中，刀具中心距（刀具中心线到零件中心线距离），不能受零件外形尺寸变化的影响，零件的基准中心线和固定零件夹具中心线应该保持重合，也不能受零件外形尺寸的影响而变化。

根据以上分析，笔者设计制造了一种专门用于加工本方案零件的高精度、高效率的双向自动定位快速分度夹具（见图4），有效地解决了用传统方法所存在的问题。

3 采用新方法主要解决的问题

（1）解决定位基准问题。采用双向自动定位专用夹具加工本方案零件，无论零件外形尺寸如何变化，由于零件加工中心距保持不变，零件的基准中心线和固定零件夹具中心的重合度保持不变，所以不会影响加工精度。

（2）解决多次装夹问题。由于双向自动定位专用夹具采用快速分度.精确定位的机械结构，一次装夹（加工一个面后，再采用依次快速分度加工的方法，不需要重新装夹）就可以快速加工出四个面，提高了生产效率。

（3）提高了形位公差的精度。采用双向自动定位、快速分度机械结构，无论零件毛坯形状如何不规范，加工出的零件都可以保持形状准确一致。

4 双向自动定位快速分度夹具结构及工作原理

双向自动定位快速分度夹具由基座、分度扳手、回转装置、定位孔、定位销、摆动轴、左右摆杆、左右螺纹丝杠、钳口等几个部分组成。

在基座上固定有轴承，在轴承上安装有回转装置，回转装置可以在轴承上随意转动，回转装置上均布有4 个定位孔，2 个定位孔之间夹角为90°，工作时，每当加工好一个面，按下分度扳手，使定位销从回转装置定位孔中弹出，这时，回转装置即可快速转动，转动90°后，定位销再插入回转装置的定位孔中，完成一次分度，再进行下一个工作循环。在回转装置上固定有夹紧装置，夹紧装置由摆动轴、左摆杆、右摆杆、左右旋丝杠、钳口等组成。

5 使用方法

1）将夹紧装置的钳口找正。将基座固定在立式铣床上并找正，使夹紧装置的钳口和铣床工作台的加工运行方向平行。

2）调整中心距。调整铣床工作台的前后位置，使双向自动定位，快速分度夹具的回转中心到铣刀的回转中心的距离为A。

图4 双向自动定位快速分度夹具

3）固定、加工零件。夹紧装置的钳口位置及铣刀的中心距确定后，将图1 零件放置于钳口和左、右摆杆之间，这时左、右摆杆会自动对称地绕摆动轴摆动，将零件调整到准确位置上来（见图4（a）），然后旋转夹紧装置的左右螺纹丝杠（见图4（b）），这时左、右螺纹丝杠的左、右螺纹将带动左、右钳口同步向左、向右移动，将零件夹紧。零件夹紧后便可以进行加工了，在加工过程中，无论转动到那个加工面，这时零件的基准中心线和夹具的旋转中心线都完全重合在一起，由于夹具的回转中心到铣刀的回转中心的距离，在工作过程中始终保持为A（中心距），那么W=（A-d/2）×2，由此公式可以看出，A 是一个固定数，d（铣刀直径）也是一个固定数，所以，加工出的零件W 的尺寸一定是一个固定数，无论外形尺寸是l 还是l+D，都不会影响W 的尺寸，因此，使用双向自动定位快速分度夹具加工出零件W 的尺寸，是一个非常稳定、精度很高的尺寸，完全可以满足技术要求。

4）加工严重变形零件。将夹紧装置的钳口及铣刀的位置确定后，零件（见图5）即使严重变形，W尺寸部分外部形状只是和夹具的分度精度有关，因此，使用双向自动定位快速分度夹具加工外观严重变形的零件，仍可获得一个精度很高的尺寸及外部形状，完全可以满足技术要求。

图5 变形零件加工