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铣削零件外形夹具设计
作者：尹耀康
来源：《科学与财富》2011年第01期
[摘 要] 本文通过对板类零件在外形加工中存在的装夹与定位问题进行分析，设计了一套专用夹具，适用于该典型零件的小批量加工，既能保证加工精度，也可提高加工效率，取得了较好的经济效益。
[关键词] 外形铣削 数铣 夹具
根据来样图纸，需要在数控铣床上在铣削整个零件的外形，并设计出加工夹具以及选择合理的加工顺序及走刀路线。如图1所示，材料为LYl2。 图1 技术要求：
1．未注公差尺寸按GB 1804-m； 2．未注倒角0.5×45°。 一、工艺流程分析
从零件图1的要求及材料来看，主要因为需要外形加工，又有形位公差要求。材料为LYl2，并且批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠、稳定，并且不能损伤表面。因此，关键是解决零件的定位及装夹问题。 根据零件图样，经过工艺分析后，制定出以下加工工艺流程：
1．选用平口虎钳夹紧，钻孔→粗镗→精镗方案分别加工孔Ф41、Ф29至图示尺寸 2．选择粗铣上、下表面→精铣上表面至图示尺寸 3．选择粗铣→精铣加工外轮廓至尺寸
从上述工艺流程来看，在第3步加工时，采用一面两孔定位的装夹方法来加工。由于工件外形质量要求较高，因而对夹具的底板（图2）部分做了修改，避免刀具底齿的磨损与轮廓的一致，提高了刀具的使用寿命。如用一般一面两孔定位的装夹方法来加工，工件底面将会留有
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0.1～0.2mm的余量，由于夹具平行度误差及刀具底齿的挤压切削，增大了刀具的磨损，使得工件底层的余量部分难以去除通过对夹具底板的改进，则大大减少了劳动强度，提高了产品生产的效率。因此，在此类工件的加工工序中主要考虑零件的装夹及定位。 二、夹具设计
如何保证零件定位准确、装夹方便和加紧可靠呢？根据工艺流程的分析经过一番考虑，决定该工件采用一面两孔定位的装夹方案来加工。而为了防止两个同是定位短销同时限制X方向移动的过定位现象，所导致在安装工件时，两个定位孔可能无法同时装入夹具的两个定位销上，使得工件不能正常定位的情况，所以选用圆柱销与菱形销的配合。故此，根据六点定位原理及图形要求，在实际中设计了如图2所示夹具。 图2
1．夹具结构说明：
夹具主要由底板、圆柱定位销、菱形销、压紧螺杆、压销螺母、开口垫圈及压紧螺母构成。
1．底板为夹具的主体部分，用45号钢制成，外形尺寸为350×250×30，凸台为工件轮廓向内偏移1mm，凸台高3mm，其余尺寸如图2所示；
2．圆柱销（短定位销），材料为45号钢，零件尺寸为Ф41g6×l4，中间有Ф16通孔，倒角1×45°；
3．菱形销，材料为45号钢，选取的标准代号为B 28.983h6 GB/T2203（具体计算步骤附后），与夹具体的公差配合为H7/r6，为了装卸工件方便，菱形销低于圆柱销2mm； 4．压紧螺杆尺寸为：M12-6h×75；
5．开口垫圈，Ф41h8×10，中心半圆开口半径为R7；
6．压销螺母和压紧螺母同是M12，外轮廓最大直径都为30mm，厚度分别是8mm和12mm。
2．确定菱形销的计算： （1）确定两定位销的中心距
两定位销中心距的基本尺寸应等于工件两定位孔距的平均尺寸，其公差一般为
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δLd=（1/3~1/5）δLD 因LD=110±0.036mm 故取Ld=110±0.012mm （2）选择菱形销宽度b 根据查表，取b=5mm （3）求补偿量a
a=（δLD+δLd）/2=（0.072+0.024）/2=0.048mm （4）计算X2min
X2min=2ab/D2min=2×0.048×5/29=0.017mm （5）计算菱形销的直径d2
d2=D2min-X2min=29-0.017=28.983mm
取公差带为h6，即菱形销的标准代号为B 28.983h6 GB/T2203。 3．零件定位装夹方法及原理：
本夹具主要采用“一面两孔”定位，夹具主体在数控铣床用压板压紧，然后用百分表打表校正夹具体的侧面及找平表面，本夹具体以底面基准定位，限制了工件Z轴的移动、X轴的旋转、Y轴的旋转三个自由度；短定位销1限定了工件的X轴的移动、Y轴的移动两个自由度；菱形销2限定了工件的Z轴的旋转一个自由度。从六点定位原理来看，以上是完全定位。工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，考虑到工件装夹与拆卸的方便与效率，所以选用螺母与开口垫圈配合的快撤螺旋夹紧装置，压紧螺母直径小于工件孔径，稍松螺母，取下垫圈，即可取出工件。 4．定位误差计算： （1）位移误差
由一面二孔定位误差分析公式： δ1=δD1+δd1+X1min δ2=δD2+δd2+X2min