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彎脖長軸的數控夾具設計

2014-7-3 來源：首都航天機械公司作者：馮憲冬毛京偉何凡鋒孫佳欣趙斌

0 引言

隨著社會生產和科學技術的不斷進步，各類工業新產品層出不窮。機械制造產業作為國民工業的基礎，其產品更是日趨精密復雜，特別是在宇航、航海、軍事等領域所需的機械零件，精度要求更高和形狀更為復雜。普通數控機床難以勝任，即便是高精度的數控機床也得配上相應的數控夾具方能滿足加工要求。本次設計以FANUC數控系統對數控加工中心進行夾具設計及應用。

1 零件結構分析

從圖1可知，本零件主要由右端13 mm的長軸，左端由8 mm×8 mm的方以及一個帶15 °的圓弧面組成，主要加工部位是外圓長軸和另一端帶圓弧斜度與8 mm×8 mm方的一個連體，要求左端上表面與長軸右端面垂直。所有表面粗糙度為R a6.3 um，熱處理到HRC30~35，表面處理H.Y。

零件材料為鍛件，保證零件有足夠的強度、硬度和風度，在外力的作用下，不致于發生意外事故。綜上所述，此零件在在加工時，先檢查零件是否有折皺、發紋、裂文、分層等缺陷，然后采用粗、精分開，基準統一、基準重合的原則，確保工藝基準與設計基準重合。

2 夾具的工作原理

根據工件的要求，加工25.5 mm的表面要與13 mm的端面垂直，為了達到此尺寸要求，特設計此三爪夾具工裝，見圖2。利用此夾具通過花盤安裝在數控加工中心四軸上，并且與主軸一起旋轉運動，進行銑平面和端面。

三爪夾具由螺蓋、定位扳、定位塊、定位軸、卡爪，緊固用孔組成夾具體，定位基準則用工件上的8 mm×8 mm的側面和13 mm的軸面為定位基準。三爪夾具是把定位螺蓋和定位板利用三個螺孔和一個10H7/n6的銷孔用三內六角螺釘聯結在一起，利用定位塊上的2- （50+0.012）mm 孔和2 個精制螺釘裝在定位板上， 8 mm 孔里放一個1×6×19的壓簧，把定位軸與定位塊和定位扳安裝在一起，把圓柱銷裝在定位塊上的小槽中，此安裝后通過壓簧使定位軸起到前后定位滑動作用，最后把卡爪安裝在花盤上[1]。

夾具裝在數控加工中心四軸上，與四軸一起旋轉，利用刀具起到切削作用，工件以左端側面（8mm×8 mm方）靠在定位軸一端60 °V型方向上并與定位螺蓋20端面靠緊，用卡盤扳手緊卡爪把工件另一端13 mm長軸進行定心夾緊，這樣工件與主軸同心，且同軸度也好保證，然后用銑刀進行上平面和右端面的加工，使它們相互垂直,見[附件]程序清單。

加工完一件零件之后，用卡盤扳手松開卡爪，再裝另一工件，定位軸60 °V型方向利用壓簧通過圓柱銷起到定向作用，這樣才能保證8 mm×8 mm方上表面與13 mm長軸端面垂直。

3 夾緊力計算

零件在切削加工過程中，由于受到切削力的作用，自身垂力有時還有自身垂力的離心力的作用，所以工件在定位后要保持工件在夾具中占有正確位置就要對其進行夾緊，有了正確定位就要有正確夾緊才算完成夾緊的任務。

采用卡爪上13 mm孔對工件進行定心夾緊，使在加工過程中保證工件既定位置不變和不發生擺動，尺寸能得于保證， 13 mm的光孔有效地防止夾傷工件。夾緊方式采用卡盤扳手，當用卡盤扳手轉動小錐齒輪時，大錐齒輪也隨之轉動，在大錐齒輪背面平面螺紋的作用下，使三個爪同時向心移動或退出，以夾緊或松開工件，它的優點在于結構簡單、緊湊、制造方便，因此在手動夾緊中廣泛應用。

計算夾緊力，查《金屬切削機床夾具設計手冊》