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弯脖长轴的数控夹具设计

2014-7-3 来源：首都航天机械公司作者：冯宪冬毛京伟何凡锋孙佳欣赵斌

0 引言

随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高和形状更为复杂。普通数控机床难以胜任，即便是高精度的数控机床也得配上相应的数控夹具方能满足加工要求。本次设计以FANUC数控系统对数控加工中心进行夹具设计及应用。

1 零件结构分析

从图1可知，本零件主要由右端13 mm的长轴，左端由8 mm×8 mm的方以及一个带15 °的圆弧面组成，主要加工部位是外圆长轴和另一端带圆弧斜度与8 mm×8 mm方的一个连体，要求左端上表面与长轴右端面垂直。所有表面粗糙度为R a6.3 um，热处理到HRC30~35，表面处理H.Y。

零件材料为锻件，保证零件有足够的强度、硬度和风度，在外力的作用下，不致于发生意外事故。综上所述，此零件在在加工时，先检查零件是否有折皱、发纹、裂文、分层等缺陷，然后采用粗、精分开，基准统一、基准重合的原则，确保工艺基准与设计基准重合。

2 夹具的工作原理

根据工件的要求，加工25.5 mm的表面要与13 mm的端面垂直，为了达到此尺寸要求，特设计此三爪夹具工装，见图2。利用此夹具通过花盘安装在数控加工中心四轴上，并且与主轴一起旋转运动，进行铣平面和端面。

三爪夹具由螺盖、定位扳、定位块、定位轴、卡爪，紧固用孔组成夹具体，定位基准则用工件上的8 mm×8 mm的侧面和13 mm的轴面为定位基准。三爪夹具是把定位螺盖和定位板利用三个螺孔和一个10H7/n6的销孔用三内六角螺钉联结在一起，利用定位块上的2- （50+0.012）mm 孔和2 个精制螺钉装在定位板上， 8 mm 孔里放一个1×6×19的压簧，把定位轴与定位块和定位扳安装在一起，把圆柱销装在定位块上的小槽中，此安装后通过压簧使定位轴起到前后定位滑动作用，最后把卡爪安装在花盘上[1]。

夹具装在数控加工中心四轴上，与四轴一起旋转，利用刀具起到切削作用，工件以左端侧面（8mm×8 mm方）靠在定位轴一端60 °V型方向上并与定位螺盖20端面靠紧，用卡盘扳手紧卡爪把工件另一端13 mm长轴进行定心夹紧，这样工件与主轴同心，且同轴度也好保证，然后用铣刀进行上平面和右端面的加工，使它们相互垂直,见[附件]程序清单。

加工完一件零件之后，用卡盘扳手松开卡爪，再装另一工件，定位轴60 °V型方向利用压簧通过圆柱销起到定向作用，这样才能保证8 mm×8 mm方上表面与13 mm长轴端面垂直。

3 夹紧力计算

零件在切削加工过程中，由于受到切削力的作用，自身垂力有时还有自身垂力的离心力的作用，所以工件在定位后要保持工件在夹具中占有正确位置就要对其进行夹紧，有了正确定位就要有正确夹紧才算完成夹紧的任务。

采用卡爪上13 mm孔对工件进行定心夹紧，使在加工过程中保证工件既定位置不变和不发生摆动，尺寸能得于保证， 13 mm的光孔有效地防止夹伤工件。夹紧方式采用卡盘扳手，当用卡盘扳手转动小锥齿轮时，大锥齿轮也随之转动，在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下，使三个爪同时向心移动或退出，以夹紧或松开工件，它的优点在于结构简单、紧凑、制造方便，因此在手动夹紧中广泛应用。

计算夹紧力，查《金属切削机床夹具设计手册》