大家都知道夾具是機(jī)床切削加工的重要工藝裝備，使用夾具的首要目的是保證機(jī)械零件尺寸(形狀)精度及位置精度，而機(jī)械零件的制造精度很大程度上取決于，加工該零件的機(jī)床夾具能否到達(dá)夾具設(shè)計(jì)精度的要求。目前生產(chǎn)企業(yè)夾具制造精度的保證方法絕大多數(shù)依然采用裝配調(diào)整法，這種夾具制造過(guò)程像普通機(jī)械制造那樣，先按零件圖制造出所有零件然后組裝，最終夾具精度是靠設(shè)法調(diào)整或修磨某個(gè)元件位置或尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。而從夾具設(shè)計(jì)制造實(shí)踐來(lái)看，這樣方法很難滿足夾具裝配圖提出的各種尺寸及形位公差要求。為此，今天機(jī)械社區(qū)給大家介紹一種保證夾具制造精度的特殊工藝方法—裝配加工法。

圖1 適用于該加工方式的鉆模夾具

一、什么是裝配加工法

裝配加工法在夾具制造工藝方面上明顯有別于裝配調(diào)整法，其基本原理是，將夾具作為一個(gè)整體對(duì)待，對(duì)有位置精度要求的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)或定位結(jié)構(gòu)，安排在夾具組裝后進(jìn)行加工，以最大限度地減少各元件之間的累積誤差，提高夾具制造精度。在應(yīng)用裝配加工法進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)制造時(shí)，必須熟悉裝配加工法制造工藝方面的特點(diǎn)，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸和形位公差標(biāo)注、夾具元件加工和技術(shù)條件制定等各方面適應(yīng)這一要求。

與傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)相比，用裝配加上法制造的夾具在圖樣設(shè)計(jì)方面有較大的區(qū)別，應(yīng)有四種設(shè)計(jì)圖樣：夾具總裝圖、夾具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(如鉆套、鏜套等)裝配加工圖、夾具導(dǎo)向元件組裝前圖樣(也即半成品圖)、夾緊機(jī)構(gòu)和夾具體等產(chǎn)品圖。同時(shí)使用這四種圖樣的目的是，為了防止夾具制造部門(mén)在夾具制造時(shí)，依然采用制成零件、組裝元件、調(diào)整精度的工藝線路，能對(duì)整個(gè)夾具制造過(guò)程起到相應(yīng)的指導(dǎo)和制約作用。此外，裝配加工法也常應(yīng)用于車(chē)夾具和磨夾具制造過(guò)程，用來(lái)獲得車(chē)床、磨床夾具的回轉(zhuǎn)定位元件表面與安裝基準(zhǔn)面之間的位置精度。下面通過(guò)幾個(gè)實(shí)例來(lái)闡述裝配加工法的基本思路和具體應(yīng)用過(guò)程。

二、保證夾具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的精度

如圖所示，為鉆某一型號(hào)柴油機(jī)調(diào)速軸徑向孔固定式鉆模。

圖2 鉆模裝配簡(jiǎn)圖

夾具設(shè)計(jì)精度要求為：

①鉆套中心至定位芯軸右端面軸向尺寸精度(32±0.05)mm；

②鉆套中心軸線對(duì)夾具體底面A垂直度為φ0.04mm；

③鉆套中心軸線對(duì)定位芯軸的對(duì)稱度為0.08mm。

這三項(xiàng)設(shè)計(jì)要求都涉及到鉆模板孔的鉆套底孔位置精度。裝配調(diào)整法通常甩來(lái)調(diào)整單項(xiàng)要求，其精度取決于制作者的技術(shù)水平、量具和測(cè)量基準(zhǔn)的精度。但要同時(shí)調(diào)整并保證三項(xiàng)精度要求，則幾乎沒(méi)有這種可能。為此，可采用裝配加工法來(lái)滿足夾具設(shè)計(jì)要求。

如下圖所示，為鉆模板夾具組裝前的狀態(tài)，鉆套底孔中16H7已粗加工，留有較大的精鏜余量。如圖3所示，為鉆套底孔裝配工簡(jiǎn)圖，圖中標(biāo)示了加工鉆套底孔的尺寸公差和形位公差要求。如圖所示組裝后，將夾具作為—個(gè)整體，對(duì)鉆套底孔進(jìn)行最后的精鏜。

圖3 鉆模半成品示意圖

具體實(shí)施裝配加工法時(shí)按下列步驟進(jìn)行：

①將定位芯軸裝入夾具本體；

②夾具上坐標(biāo)鏜床，調(diào)節(jié)夾具位置，使定位芯軸與坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)縱向方向一致；將夾具體壓緊在工作臺(tái)面后，再次校驗(yàn)定位芯軸位置；

③坐標(biāo)鏜床主軸按，如圖2所示。要求找正加工位置，并記下主軸坐標(biāo)；

④將鉆模板用內(nèi)六角螺釘緊固于夾具體上，鉆鉸圓柱銷(xiāo)孔，并將圓柱銷(xiāo)打入，以固定鉆模板位置；

⑤坐標(biāo)鏜床按找正的坐標(biāo)位置對(duì)鉆套底孔精鏜，加工時(shí)要盡量多走刀幾次，最大限度消除粗加工帶來(lái)的誤差復(fù)映。

圖4 鉆套底孔裝配加工簡(jiǎn)圖

大量制造實(shí)踐證明，這種裝配加上的辦法是保證夾具制造精度的最簡(jiǎn)便有效的辦法。特別對(duì)于保證多孔鉆夾具制造精度，其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。如下圖所示，為一翻轉(zhuǎn)式鉆夾具結(jié)構(gòu)示意圖(圖中略去無(wú)關(guān)的視圖和幾何尺寸)，圖示為使用鉆模加工時(shí)的位置。

圖5 翻轉(zhuǎn)式鉆模示意圖

為了獲得圖中所標(biāo)示的位置精度，可采用裝配加工法。其主要過(guò)程如下：

①先將支座上的c面等加工后，與加工好后的回轉(zhuǎn)體組裝成為一體，回轉(zhuǎn)體應(yīng)按圖加工后，裝上支承板和回轉(zhuǎn)軸，支展板的工作面B應(yīng)與回轉(zhuǎn)軸中心軸線平行。

②將回轉(zhuǎn)體翻至上圖所示的位置，用百分表找正B平面，使其與c面平行，緊固后先用坐標(biāo)鏜床的側(cè)鏜頭精鏜孔①和②，然后插入對(duì)定銷(xiāo)定位，再用立鏜頭按尺寸精度和位置精度精鏜鉆模板上的兩個(gè)鉆套底孔。

這種裝配方法間接保證了在使用狀態(tài)鉆套中心軸線對(duì)定位支承面B的垂直度要求。如果坐標(biāo)鏜床上沒(méi)有側(cè)鏜頭，可以加工出輔助基準(zhǔn)面。基本上是靠坐標(biāo)鏜床的精度直接保證夾具所要求的位置精度。因此，它是保證鉆套(或鏜套)軸線與夾具安裝基準(zhǔn)面常垂直或平行的最可靠的方法，所有鉆鏜類(lèi)夾具的導(dǎo)向套底孔都采用這種工藝方法加工。

三、保證夾具定位結(jié)構(gòu)的精度

夾具上定位元件也可采用裝配加工法來(lái)保證定位元件在夾具上的準(zhǔn)確位置尺寸。如下圖所示，是—套4孔鉆夾具裝配示意圖，鉆套中心軸線對(duì)兩定位銷(xiāo)有較高位置度要求，若按先加工夾具元件，后組裝再調(diào)整的線路則很難達(dá)到設(shè)計(jì)要 求。而采用裝配加工法很容易獲得上述精度。

圖6 4孔鉆模裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

具體實(shí)施過(guò)程為：

①將夾具體組裝，如下圖所示。兩定位銷(xiāo)安裝孔留在后工序加工，鉆模板也做成半成品，鉆套底孔也同樣留在后工序鉆鏜；

②將夾具放置于坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)面，調(diào)整底面與工作臺(tái)走向一致，并將夾具體緊固于工作臺(tái)上；

③找正鏜床主軸坐標(biāo)位置，先加工兩定位銷(xiāo)安裝孔；

④將鉆模板用內(nèi)六角螺釘緊固于夾具體上，鉆鉸圓柱銷(xiāo)孔，并將圓柱銷(xiāo)打入，以實(shí)現(xiàn)鉆模板的最后定位；

⑤按圖樣鉆鏜4個(gè)鉆套底孔。在本例中，定位銷(xiāo)安裝底孔和鉆套安裝底孔在夾具一次安裝中加工，最大限度地提高丫夾具定位元件與導(dǎo)向元件之間位置精度。

圖7 夾具體半成品

如下圖所示，兩個(gè)V型塊的位置由高度尺寸H、水平尺寸L來(lái)決定，兩定向鍵側(cè)面用基準(zhǔn)B表示。夾具設(shè)計(jì)要求兩V型塊的定位面必須與工件保持完全接觸，同時(shí)又要保證兩平行度要求。這兩個(gè)平行度用—個(gè)雙點(diǎn)劃線所表示的標(biāo)準(zhǔn)芯棒來(lái)檢驗(yàn)。要保證H、L和兩平行度，在夾具制造時(shí)，可先把兩V型塊做成斜面，并留足夠的磨加工余量的半成品，把V型塊拼裝到夾具體，用圓錐銷(xiāo)將v型塊和夾具體兩者固定，在工具磨床或?qū)к壞ゴ采弦訟、B為定位基準(zhǔn)，對(duì)v型塊90°斜面進(jìn)行磨削加工，以滿足H、L和兩平行度公差要求。

圖8 V型塊定位面裝配加工圖