门五金件孔槽数控加工的夹具设计方法研究

3 门五金件孔槽数控加工机床夹具结构设计

　　3.1 门五金件孔槽数控加工机床夹具定位夹紧方案

　　(1)定位面的确定

　　木门是典型的矩形工件，如图3所示木门共有6个面，两个大平面(正面、下平面两个平面)、两个立挺边侧面、两个冒头边侧面。根据门五金件件孑L槽的分布位置，实现工件一次装夹。选择木门的下平面作为定位支承面(3个支承点)，限制三、咒、Y 3个自由度；锁孔槽一侧立挺的侧边为侧向定位面(两个支承点)，如图3所示的侧面1其限制了多、z向自由度；选两个冒头边侧面中的一面(一个支承点)，如图3所示的侧面2，限制歪向的自由度。于是木门的6个自由度全部被限制，实现了6点定位。

图3 木门立体图

　　(2)夹紧方案的确定

　　①定位与预夹紧方案的确定

　　由于门五金件孔槽是以门中心线或对称平面作为工序基准的，为了实现门的准确定位和对中，保证门五金件孔槽的准确位置和定位精度，采用对中夹紧机构，同时完成门的定位和预夹紧过程。对中夹紧机构能实现准确定心、对中，利用定位夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除工件定位基准面的制造误差，使这些误差或偏差相对于所定心或对中的位置，能均匀对称地分配在工件的定位基准面上，对中夹紧机构可以实现定位误差为零。

　　②夹紧方案与联接组件的确定

　　旋转油缸是液压控制系统中的一个主要执行元件，其结构与普通液压缸不同。在旋转油缸缸体内壁上加工出一段螺旋导槽，而在油缸活塞外圆面上安装一个钢球。当油缸内任一腔充油时，油缸活塞上的钢球沿导槽轨迹螺旋式上升或下降，带动活塞杆上的压板自动旋转并升降，从而实现夹紧、松开和躲刀功能。为了保证夹具夹紧可靠并实现快速装夹，采用旋转油缸固定在转接机构上构成的联接组件，联接组件在夹具体上采用机械式快速锁紧的方式。旋转油缸与转接机构构成的联接组件如图4所示。

图4旋转油缸联接组件

　　3.2 门五金件孔槽数控加工机床夹具结构设计方案

　　(1)定位与预夹紧机构结构设计

　　木门定位与预夹紧机构如图5所示。夹头1与滑座4连接在一起，齿条9通过内六角螺钉安装在滑座4上，夹头5和滑座6、齿条7用同样的方式连接在一起。侧板3与滑座4焊接在一起。工作时，气缸2推动侧板3从而带动滑座4进而带动夹头1移动，同时由于齿条9的作用，通过齿轮8带动齿条7，从而带动夹头5移动，从而实现夹头1和夹头5同步对中夹紧。滑座4和滑座6下面有移动导轨(图中被挡住未画出)。齿轮通过轴与轴承固定在夹具体上。门对中夹紧机构是利用齿轮齿条啮合传动原理，采用气缸提供动力来实现工件的对中定位与预夹紧。

图5定位与预夹紧机构 

　　(2)夹紧机构结构设计

　　木门的夹紧如图6所示。木门的液压夹紧工作过程：木门定位预夹紧后，油泵启动，通过电磁阀控制转夹紧机构油缸上升旋转，夹头调整到正确的位置后油缸转下降，夹紧工件。同时蓄能器充油，通过PLC编程设定一段时间，在这段时间内，各电磁阀保持状态，以保证蓄能器的补油；加工中夹紧油路通过继电器实现油泵向夹紧回路中蓄能器补油，保证系统压力；加工结束，系统全部卸压。

图6旋转夹紧机构

　　3.3 门五金件孔槽数控加工机床夹具总体结构形式

　　夹具的总体结构如图7所示，夹具总体由夹具底座、定位与预夹紧机构、旋转油缸组件夹紧机构、定位垫板等零部件组成。夹具底座由机床通用平台，布置油缸、气缸及管路等用途的平台板组成；定位与预夹紧机构在木门立挺的两边避开合页槽、锁槽加工区域，实现对中定位预夹紧，木门正面中心点为对刀及设定数控加工程序的初始点。旋转油缸组件夹紧机构布置在合页槽加工一侧，完成木门的快速装夹。定位、夹紧机构的布置与刀具机构以及五金件孔槽加工位置互不干涉。

图7夹具的总体结构形式图