蔡凯武

摘 要：根据凸轮轴承盖产品大批量加工的需求，按批量的凸轮轴承盖产品的要求设计一套工装夹具，凸轮轴承盖夹具放在数控铣床上（或CNC）对产品进行加工，能有效地减少工件的装夹，降低生产的成本，提高生产效率和保证产品的质量稳定性，使大批量生产的产品可以达到稳定、高效、方便、经济等明显的效果。

关键词：夹具 凸轮轴承盖 数控铣床

中图分类号：TH162 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0078-02

1 铣床夹具定位基本原则

在产品的加工过程中，特别是对产品进行批量加工时使用工装夹具，能有效地提高生产效率，降低成本，保证产品质量的稳定性上有明显的优势。零件加工通常使用通用夹具平口虎钳、V型块、分度盘等一般都能满足要求。对于一般的通用夹具不能满足的，或是批量的产品，有单一的工序需用到专用的夹具，考虑到生产成本，或是根据客户的需求而设计一套加工产品的工装夹具，从而达到生产的要求。

在加工零件或产品时，夹具必须保证产品或零件的定位准确、定位精度满足图纸上的技术要求，装夹工件方便、快捷、安全。这里就应用到六点定位原理，所谓六点定位原理就是：它能沿X、Y、Z3个坐标轴移动，也可绕3个坐标轴转动，称之为工件具有6个自由度。零件定位一般以加工过的平面或是孔作为定位方式；零件定位一般不能出现欠定位，所谓欠定位是工件在夹具中定位，如果根据加工要求应该消除的自由度未被支承点限制时，称为欠定位。欠定位是不能保证加工精度要求的，设计夹具时是不允许的，但是，在实际生产中，在工件批量不大时，有少数特殊形式的夹具，个别自由度是通过找正或用“假销”等元件限制的（加工时已取开），因此，不要从形式上误判成欠定位；重复定位是工件在夹具中定位，如果工件上有某一自由度被两个支承点或多个支承点所重复限制时，这种定位方式称为重复定位；重复定位可能增加同批工件在夹具中位置的不一致性，使定位不稳定，影响定位精度，还可能阻碍工件顺利安装，使工件或定位元件受力后产生加工要求不允许的变形。

2 夹具设计要求

在数控机床上加工零件，工装夹具安装调试后装在机床上，加工产品或零件时只需把零件或产品放到夹具上，就可满足工件的技术要求，有效地减少每个零件的校正、夹紧，减少人工操作，提高效率。专用夹具一般只能满足单一的工序。数控加工机床比一般的普通机床要占较大的优势：加工零件只需把程序输入（重复使用）后，有效地减少人工操作；即可批量生产，有效地保证产品或零件的加工精度。对单一的零件也很方便快捷，只需把零件装夹到夹具上，即可达到零件的要求（如图1零件图）。

3 工艺分析

如图1所示，凸轮轴承盖在数控铣床上对产品的上表面和两个小孔进行加工。因为要大批量生产，同时保证产品平面度和两孔的位置准确，达到图纸上的要求。而且为能有效地减少工件的装夹时间，提高效率，降低生产成本，节省生产时间，对现有产品设计一套专用夹具，可以方便、快捷、高效地完成零件的加工并保证零件的加工精度，符合图纸上的技术要求。

夹具定位方式的选择：工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的。工件上被选作定位基准的表面常有平面、圆柱面、圆锥面和其他成形面及它们的组合，定位方法和定位元件的具体结构应与之相适应。凸轮轴承盖以粗基准平面定位，即铸造后经清理的毛坯平面。其表面比较粗糙，且有较大的平面度误差。但根据此零件的情况，只考虑平面度和孔位的要求符合图纸，所以取工件的外形定位即可满足技术要求。

4 夹具的结构及其工作原理

这套夹具采用气压压紧，夹具零件由夹具体、支承固定块等元件组合。气动元件由气缸、手转阀、管接头、气管组成。夹具组合完后放到相应的机床上，通上气源，即可发挥夹具的功能。夹具的装配图如图2所示。

夹具的工作原理：原始狀态下夹具的夹紧部分是松开的。首先把夹具放在机床的工作台上安装、校正。夹具安装调试好后，把产品放到夹具上，检查产品放平，放到正确位置后按下手转阀，通上气夹紧产品，然后再检查一下产品有没有夹平、夹稳，最后在机床上加工产品的平面和两个小孔。

加工时，先用直径80cm的平铣刀对凸轮轴承盖进行上表面加工，来回两次，一次是粗加工，一次是精加工。再用直径6cm的钻刀钻孔，完成孔的加工。一次装夹12个零件，有效提高生产效率、降低成本、节省时间。

5 夹具定位的误差分析

对于工作时有相对运动的工件，但无精度要求的部分，如夹紧机构为铰链连接，则可以选用H9/d9～H11/c11的配合。加工方法误差存在很大的偶然性，很难精确地计算，通常这项误差可按机床精度，取δk/3作为估算的范围。凸轮轴承加工的孔的尺寸Φ6±0.1mm，凸轮轴承上表面加工的平行度公差为0.1mm，标注与加工工件尺寸53±0.12有关的尺寸（δk1=0.4），标注与工件加工表面平行度，即加工零件上表面相对支撑块基面的平行度公差。尺寸公差的校核（δk1=0.4）如下：ΔD=（0.12+0.1）mm=0.22mm，ΔT=0.02mm，ΔA=0，设ΔG=0.02mm根据夹具的精度公差公式得，故夹具的尺寸公差设计合理，校核位置公差（），（支撑块的长度是400mm），根据夹具的精度公差公式得，故此项设计也合理。

6 夹具设计制造的要点

夹具的定位分析，两个定位平键保证夹具在机床上定位精度，杠杆圆弧面与工件圆弧面吻合，起到定向定位压紧的作用。为了考虑成本方面，夹具体的设计不能太复杂，夹具体由45号钢焊接而成。焊接后去应力回火，发黑（防锈）精加工。压块固定块材料为：Cr12MoV，技术要求需要对其做发黑处理（防锈），热处理HRC50-55。杠杆采用45号钢制造，进行调质处理HRC24-28，发黑处理。

气缸、手转阀、管接头、气管都属于标准件，外购即可。安装调试对夹具要求比较高，组合后必须符合图纸上的要求，不然产品加工精度就达不到，气压压力在0.5～0.7MPa。

7 夹具特点

对成批零件进行批量加工，提高了生产效率，大大降低了劳动强度及企业的经济成本；可以进行较大进给量的铣削及钻孔等加工，工件装夹稳定，保证了加工时的加工精度；对保证产品的精度、加工要求能得到确切的保证；结构简单易制作，实际操作方便.安全。该夹具具有结构简单、定位精度高、夹紧可靠安全、工件装夹方便、快捷等优点，在实际生产应用中，降低了企业生产的成本，极大地提高了加工速度、生产效率，保证了加工精度符合图技术要求等。

参考文献

[1] 柳青松.机床夹具设计与应用[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2] 吴拓.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.