普车多功能夹具的创新设计

引言

在机加工领域,普车是最常见的机床,用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹,采用相应的刀具和附件,还可进行钻扩孔、攻丝、滚花等,精度较高,设备投入成本较低,应用广泛。

目前,国内一些小规模机加工厂由于机床种类单一、精度低等原因,在对侧面有较高形位公差要求孔的长板类零件或对各种形状复杂、小尺寸、小批量工件加工时,存在较大难度。因此在普车上设计出多功能夹具是提高加工效率、降低劳动强度可行的方法。

1机床夹具的现状

在机床上使用夹具,主要功能是对工件进行定位和夹紧。现代生产中,机床夹具是一种不可或缺的工艺装备,直接影响加工精度、劳动生产率和产品制造成本,因此机床夹具设计在企业产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。

国际生产研究协会统计表明,中、小批多品种生产的工件品种占工件种类总数的85%左右。现代生产也要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈的竞争,传统夹具已经不能满足企业的生产要求。

2多功能夹具创新设计

2.1普车刀架多功能夹具

2.1.1设计内容

根据加工要求,设计多功能夹具,包括百分表、车床中托板、用于锁紧中托板与车床导轨的中托板锁紧螺钉、刀架、弯折端通过刀架螺栓与刀架固定连接的U形夹板和支撑架,贯穿U形夹板的上端、下端分别安装6个用于夹紧U形夹板内待加工工件的夹紧螺栓,在U形夹板远离弯折端一侧的下端面通过凹坑与中托板上的可调节支撑钉连接,支撑架通过连接螺柱连接底板,且通过底板安装在车床导轨上,底板可沿导轨滑移(图1）。

加工时,把板类工件安装在U型夹板的U形槽内,调节U型夹板下面的6个夹紧螺栓,螺栓顶起垫板,上下调整垫板上的工件,找到工件的中心位置,拧紧U形夹板上面的夹紧螺栓。调节可调支撑钉的高度,使其与U型夹板下面的凹坑接触,起到支撑工件的作用。因工件为长板,把支撑架移动到工件合理的支撑位置处,锁紧连接螺柱,使待加工的长工件处于水平状态,便于加工:此时将百分表和中托板配合使用,通过百分表和车床刻度盘的读数来保证工件的形位公差,可以将加工精度控制在0.01～0.05mm范围内。此外,在U形夹板的凹槽下端安装有垫板,从而有效防止待加工工件与U形夹具之间出现磨损,损伤待加工工件。

2.1.2工作原理

加工长板类工件时,将长板一端通过U形夹板1夹紧,长板的尾部或中间通过支撑架11支撑,使待加工长板处于水平状态:加工前拧紧中托板锁紧螺钉6,消除中托板的间隙,进行侧面孔加工时,先在主轴14上安装盘铣刀,对工件进行表面加工提高其平面度,再在主轴14上安装钻夹头,进行钻孔、较孔、攻丝等操作,利用普车的纵向、横向自动进给原理还可进行自动加工:此时将磁力座的百分表安装在车床导轨8上配合使用,通过百分表和车床刻度盘的读数来保证工件的形位公差。通过U形夹板1与支撑架11的配合使长板处于水平稳固状态,通过百分表和刻度盘的度数配合,即可解决长板类工件侧面上有较高形位公差要求孔加工困难的问题。

2.2普车C形多功能夹具

2.2.1设计内容

根据加工要求,设计C形多功能夹具,包括用于锁紧中托板与大托板的中托板锁紧螺钉、刀架、通过刀架螺钉与刀架固定连接的C形夹具体,安装在C形夹具体上凹槽内的上压块,安装在C形夹具体上平面并与上压块4U形槽接触的C形夹具体螺钉,通过螺纹连接固定安装在上压块上并插入到C形夹具体上平面的长槽内的上压块定位销,放置在C形夹具体2的下凹槽内与下凹槽的下表面接触的下垫铁,放置在C形夹具体的下凹槽内与下垫铁的上表面接触的下压块,与下压块的上面接触并与C形夹具体凹槽的右面接触的右垫板,通过螺纹连接固定安装在右垫板上的右垫板手柄(图2)。

安装完成后,把三角形、四边形、六边形等各种形状复杂的工件放在下压块上,使工件的下表面与下压块的上表面接触,工件的侧面与右垫板接触,选择合适的下垫铁厚度,使工件居于待加工的高度。上下移动上压块,使其与工件的上表面接触,调节C形夹具体上的两个C形夹具体螺钉,使C形夹具体螺钉与上压块的U形凹槽接触,拧紧C形夹具体螺钉,对工件进行夹紧定位。若需要加工孔类零件,则在工件夹紧时通过右垫板调整让刀间隙,避免加工时钻头损坏夹具,工件夹紧后将右垫板抽出,使工件与C形夹具体凹槽右平面之间留有空隙。

其次,在上压块的下表面纵向开有一个大的V形槽,横向开有多个V形槽。下压块包含两种类型,第一种上表面纵向开有一个大的V形槽,横向开有多个V形槽:第二种上表面开有方形槽,在方形槽的左右根部开有削距槽,削距槽可以起到使工件平面与下压块方形槽平面更好接触的作用。

通过上述技术,第一种类型的下压块配合上压块使用可以夹紧四边形、六边形等形状的零件,第二种类型的下压块配合上压块使用可以夹紧三角形形状的零件。根据待加工零件的形状不同,可以快速便捷地更换合适的下压块。

2.2.2工作原理

加工各种形状复杂的小工件时,将C形夹具安装在普车刀架上,并配合使用百分表和中托板、大托板进行校验,以保证C形夹具与主轴的垂直度和平面度达到加工要求。根据工件的尺寸和形状选择合适厚度的下垫铁9和合适形状的下压块8,将工件通过C形夹具2夹紧,完成工件的定位:加工前拧紧中托板锁紧螺钉1,消除中托板10的间隙。在主轴上安装各种类型的刀具,并利用普车的纵向、横向自动进给原理即可对工件自动加工:此时将百分表安装在车床床身上配合使用,通过百分表和车床刻度盘的读数来保证工件的形位公差。本实用新型可解决在工件精度要求不高的情况下利用普车对各种形状复杂的零件进行加工的问题。

3多功能夹具的优势

3.1保证加工精度

对侧面有较高形位公差要求孔的长板类工件以及复杂形状的工件,可以通过多功能夹具来保证工件相对于刀具及机床的位置,通过百分表读数来控制夹具的定位误差。待加工工件的定位尺寸无须通过常规的测量划线来保证。可以在多功能夹具上进行测量定位,方便下一工件的直接安装,对于不同尺寸的工件还可以通过调节螺栓来实现定位。

3.2提高加工效率

通过多功能夹具,方便、快捷地安装待加工工件,只需通过锁紧螺栓进行定位和夹紧,不需要每次装夹均进行校正工件和对刀,显著减少了加工时的辅助时间,并且不同于常用的三爪卡盘,也提高了工件的刚性以及加工效率。

3.3扩宽机床加工范围

多功能夹具可以在普车上直接安装使用,无须更换其他高精度机床,拓宽了机床的加工范围,同时可有效降低废品率,对小规模机械加工厂来说经济效益非常显著。

4结语

在实际生产加工中,使用本文所设计的多功能夹具,对比以往的生产方式,节省了辅助时间,效率明显提高,定位精度准确,有效保证了加工效率,并且所生产工件符合加工要求,拓宽了机床使用范围,具有一定的推广价值。