不规则零件的夹具设计

曹艳彬 CAO Yan-bin；申利凤 SHEN Li-feng

（揭阳职业技术学院机电工程系，揭阳 522000）

（Mechanical and Electrical Engineering Department，Jieyang Vocational & Technical College，Jieyang 522000，China）

摘要：本文以不规则零件轮架（三叉轴）为研究对象，为提高生产加工效率和保证尺寸精度，在传统夹具的基础上改进而成，主要考虑如何快速定位和迅速夹紧，而且夹具结构也较简单。

Abstract： This paper takes irregular part wheel carrier (triadius axle) as the study object. In order to improve the production and processing efficiency and guarantee the dimensional accuracy， the fixture is improved based on the traditional fixture， the main consideration of it is how to quickly locating and rapidly clamping， and the structure it is relatively simple.

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关键词 ：夹具设计；快速定位；迅速夹紧

Key words： fixture design；quick positioning；fast clamping

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0148-02

基金项目：揭阳职业技术学院2013年度科研课题“不规则零件夹具设计及工艺分析”（项目编号：2013JYCKY1301）。

作者简介：曹艳彬（1981-），男，湖南新化人，本科，教师，讲师，研究方向为数控加工及夹具设计。

0 引言

三叉轴零件属于不规则零件，可采用数控铣床或加工中心完成，但需多次装夹完成，加工效率低，且难以达到尺寸精度要求。如果在数车上完成，能够达到尺寸要求，但不便于装夹，为了便于装夹，提高生产加工效率，特设计专用夹具。

1 零件图形分析

如图1所示，从零件图形看，该零件有三根轴，轴与轴之间角度为120度分布。零件的尺寸精度较高，如外形尺寸?准280+0.01，?准220+0.011等，表面粗糙度要求较高，如外形尺寸?准22的表面粗糙度为1.6um，且?准22圆柱轴线对A面有平行度要求，平行度公差为0.04mm范围内。各轴由圆柱、圆锥、球面以及内螺纹组成。

2 毛坯材料及结构

毛坯材料为45钢，硬度不高易切削。毛坯形状是铸造出来的，上下两面粗磨过，中心有一直径为20mm的通孔，结构如图2所示，为保证零件夹紧和精度要求，对毛坯下底面进行铣削出高度为4mm的凸台，如图3所示。

3 传统夹具结构优缺点分析

如图4所示，传统夹具采用销钉进行定位，采用五个螺钉进行夹紧，优点结构非常简单。缺点就是每加工一根轴都要打百分表校正轴与夹具的同轴度。每加工完一个零件都要松开螺钉拔出销钉，导致加工效率较低，不利于批量生产。

4 新的夹具结构设计

根据传统传统夹具的缺点，新的夹具要满足两点，一就是要求快速定位，二就是要迅速夹紧，以满足高效生产。从毛坯特点分析，毛坯的每一根加工轴需要与夹具同轴心，这需要对零件毛坯的上下、前后位置的定位，以及轴向定位。首先设计位置的定位，保证夹具固定板到夹具中心线的距离19±0.03，确定上下位置，采用销轴定位确定前后位置。如图4所示。其次是轴向定位设计，三叉轴以120度均匀分布，可以在零件尾部设置一个120度的活动顶尖，与销轴构成两点定位一条直线，保证了轴向定位。活动顶尖可以在弹簧力和零件压力下上下移动，如图5所示。

夹紧的设计，是要保证零件被夹紧的同时，尽可能实现较快夹紧，减少夹紧时间，提高加工效率，本夹具夹紧是基于铣床上工件夹紧方式转换过来的。以两根导柱为导向引导压紧板运动，设计导柱角度和位置时，保证压紧板到底部时与固定板之间的距离比工件毛坯厚度小0.5mm左右，保证压紧时不会碰到侧壁。导柱与水平方向的倾斜角度不宜过小，过小时垂直方向的夹紧力太小，工件不稳定。倾斜角太大，不利于压紧板稳定。从整体分析，本设计采用40度的倾斜角。具体结构图如图6所示。

活动顶尖的设计，顶尖设计很薄，由厚度为4mm梯形薄板，以及两根导柱和弹簧组成，顶尖上表面设置斜角，当工件需要旋转换轴时，工件沿着斜角运动，使顶尖产生向下的力而沿着导柱运动，当工件旋转120度后，顶尖在弹簧力作用下向上运动，工件只需稍微反转一点，碰到顶尖另一边垂直面，就能准确定位，为了避免活动顶尖在旋转运动中被甩出，顶尖下底面设计成方形，使其被工件压着，具体结构如图5所示。

定位销钉的设计，定位销与工件内孔的配合是间隙配合，定位销伸出固定板5mm，用来定位，在销钉末端有几圈螺纹，用来固定定位销，结构如图7所示。整体结构图如图8所示。

5 夹具的优越性

本夹具已投入使用，底板与活动板的两根导柱完全满足加工过程中的强度和刚性要求。与传统夹具相比，去掉了频繁的打表校正，减少了多个螺钉的压紧和松开，每一个零件从夹紧到完成对一个熟练工人来说，都要缩短十五分钟左右，减少总工时百分之二十。如果一个不熟练的工人，要缩短二十分钟左右，减少总工时百分之二十五左右，为批量生产大大的提高了生产效率。随着本夹具的使用，对熟练工人和不熟练的工人在装夹时间上几乎没什么区别，也不再因为打表不熟练而出现较大的偏差，提高了工件质量的稳定性。而且夹具结构也较简单，适合于推广使用。

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参考文献：

[1]李昌年主编.机床夹具设计与制造[M].机械工业出版社，2012，11.

[2]朱耀祥主编.现代夹具设计手册[M].机械工业出版社，2010，12.

[3]何爱华，高健，肖曙红.一种不规则零件的夹具设计[J].现代制造工程，2007（05）.