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CNC加工中心鉆攻異型散熱器的夾具設計

1   問題的提出
數控加工夾具是數控CNC機械制造加工過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以滿足加工工藝條件、迅速、方便、安全地安裝工件的裝置。夾具通常由定位元件、夾緊裝置、對刀引導元件、分度裝置、連接元件及夾具體等組成[1]。
圖1所示零件是應用于系列礦用防爆電器產品上的鋁合金材料的散熱器，需要在三角異型結構的散熱器的軸向兩個平面上對多個螺紋孔鉆孔、攻絲。其加工工序雖然簡單，適合大批量生產，但散熱器長寬比比值大,軸向尺寸長，形位公差和零件加工后的互換性等方面要求較高。另外，在三角體底面上分布多條很薄的扇熱翅非常不利于工件的夾緊和定位。
如使用傳統的鉆模在臺式鉆床上加工此工件，由于鉆孔和攻絲兩工序分別加工，工件需反復多次安裝，重復定位精度低，鉆孔精度和尺寸不易控制，攻絲時絲錐常折斷，造成工件廢品率增高，加工效率低，質量不能滿足產品工藝技術要求。
為解決加工圖1所示工件的上述難題，設計應用在數控加工中心機床上的專用夾具。其設計理念是：1）在數控加工中心上零件成組加工可大幅度提高生產效率，工序相對集中可提高工件的加工精度，滿足工件互換性要求，夾具設計時要在一次定位裝夾中可同時加工完成多個工件，減少工件安裝次數；2）必須保證工件定位準確，符合工件工藝技術要求，以確保工件加工質量；3）要求夾緊裝置安全、可靠，且操作方便。
2   設計內容
2.1   工件的定位選擇
圖1所示工件為鋁合金材質的擠壓件，其截面呈三角形體結構，三角體的底面上分布數個條形扇熱翅3，下部是頂角為108°的三角形狀的實體基座，形成兩個基面A平面和B平面，兩個基面A平面和B平面上需分別布設數十個垂直于平面的幾何尺寸相同的M5螺紋孔4。由于A平面和B平面不在一個平面上，且零件兩端端面與工件中心的垂直度要求較高。工件要求各螺紋孔4垂直中心軸線需與兩平面A、B互相垂直，且水平軸線與平面A、B的中心軸線重合。
螺紋孔4的功能是固定需與散熱器連接的其他零部件，并保證此部件與散熱器軸線平行，不得歪斜并確保平面貼合。因此加工此工件上的M5螺紋孔4時其裝夾、選擇定位基準較困難。
另外此工件的軸向尺寸長，鋁合金材質強度和剛度較低，裝夾方式選擇不當就會造成工件變形和形位公差超差，導致廢品率增加。由于圖1所示零件生產批量大，立式數控加工中心具有加工精度高和生產效率高的特點，大批量生產成本低，選擇該類機床是加工的首選。
加工中心是一種功能較全的數控加工機床，設計應用在加工中心上的夾具時，除考慮工件在夾具中的定位外，還要考慮夾具在機床上的各個方向的定位參考基準和便于工件編程零點的確定。
工件在夾具中的定位實質是限制它在夾具中空間位置的6個方向的自由度（稱之為六點定位原理），使工件在夾具上正確定位，便于對工件的夾緊，保證工件加工質量要求[1]。
圖1所示零件中，因加工位置是在A平面和B平面上垂直加工數個相同幾何尺寸的螺紋孔4，按照定位原則，選擇零件的扇熱翅3的底平面作為工件的定位基準面。A平面和B平面與扇熱翅3的底平面并不在一個水平面內，呈互為36°的夾角。如加工螺紋孔4，就必須使A、B兩平面傾轉一個角度（即36°）使之與機床工作臺面（扇熱翅3底平面）平行即可。

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宇匠數控專業生產：高速精密雕銑機、精雕機、石墨機、鉆攻中心、加工中心；

應用在數控加工中心上加工異型散熱器工件設計的專用夾具具有以下顯著特點：1）夾具應用在數控機床上采用了工件成組加工和工序集中的方式，提高了工件加工質量，從根本上滿足了工件的互換性要求，特別適合大批量工件的生產。夾具設計合理、結構緊湊、定位準確，有效解決了異型散熱器工件裝夾難題。2）工件安裝操作簡單、方便、高效，夾緊裝置設計牢固、安全可靠，滿足了工件加工工藝要求。3）夾具設計方便于制造加工，五面體定位結構合理、定位準確，一次裝夾可同時加工多個工件，降低了工件安裝定位誤差，減少了工件裝夾的次數，節省了加工輔助準備時間，實現了工序集中，降低了加工成本，大幅度提高了生產效率。

標簽：加工中心

分類：加工中心

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