门五金件孔槽数控加工的夹具设计方法研究

　　4.1 门五金件孔槽数控加工机床夹具控制系统设计

　　(1)气动定位与预夹紧机构控制系统设计

　　根据木门定位与预夹紧的要求，气压系统原理如图8所示。气缸用于工件Y轴方向的对中定位预夹紧，2个单向节流阀分别控制气缸活塞杆伸出和回退的速度，三位四通电磁阀控制气缸的换向。调压阀用来调节气缸的工作压力，即控制Y轴上的工作压力大小。单向阀则用来防止压缩空气回流门。

图8 气压系统原理图

　　(2)液动夹紧机构控制系统设计

　　木门夹紧机构液压控制系统工作原理如图9所示，系统通过定量泵2供油，由溢流阀3设定系统的最高工作压力，泵出El的单向阀5防止油液倒流，系统的压力可通过压力表7及开关6显示，电磁铁4控制泵在零压下的起动与卸荷。溢流阀8为背压阀，用于调整液压控制系统回路油压。夹紧机构液压控制系统的执行器由三个旋转油缸12，其运动方向由三个三位四通电磁换向阀10分别控制，并通过单向节流调速阀14对油路进行调速。电磁换向开关11用于调整改三位四通电磁换向阀10中的电磁铁换向。蓄能器18用于系统的起蓄能补油和缓冲，保证工件的夹紧力要求，系统的进油路定量泵2中设置了过滤器、回油路设置了过滤器19、冷却器20，保证油路的畅通和防止油温的过高。

图9液压系统原理图

　　4.2 门五金件孔槽数控加工机床夹具控制系统参数确定

　　门五金件孔槽数控加工时，木门除了承受自身的重力和夹具的夹紧力外，还要承受3个刀具机构7把钻铣刀具产生的切削力。门五金件孔槽数控加工机床最大加工木门的尺寸为门高、门宽、门厚为2 400min X 1 100 mm×60 mm，主轴转速高达12 000 r／min，刀具进给速度为6—15 m／min。经设计计算，对中预定位夹紧系统的气缸，选取外径D为20～25 mm、推杆直径d为8～10 mm，行程L为200～300 mm的前法兰式气缸；三位四通电磁换向阀选L10A，单向阀选L15A型；调压阀选L15A型；气源设备选用排气压力P为0．7 MPa的空气压缩机。

　　对于液压夹紧系统，主要考虑夹紧点产生的夹紧力、动力源的安全工作压力、系统的工作压力及流量等性能指标。由于是一次装夹完成所有五金件孔槽加工，加工时合页槽刀具与锁槽刀具所产生的切削力

　　向相反，互相抵消了部分切削力，残余的切削力可由对中预定位夹紧系统消除。液压夹紧系统所受的切削力主要来自锁孔加工刀具产生的切削力，以640 mm锁孔计算，刀具进给速度6 m／min，刀具转速12 000r／min，钻削力FC<700 N，进给力FU≤300 N，所产生的切削力分布在3个夹紧点上，每个夹紧点不超过2 kN，取每个夹紧点夹紧力为0.6 kN即可满足要求。系统的工作压力为5～35 MPa，夹紧力0.6～2 kN可调。液压夹紧系统元件选用成型部件或组件，其参数可根据系统的工作压力、夹紧力范围选定。

5 结论

　　(1)根据门五金件孔槽的结构特点及数控加工原理，对门五金件孔槽数控加工机床夹具设计进行了分析，提出一种新的门五金件孔槽数控加工夹具设计方法，满足了门五金件孔槽在一台设备一次装夹完成全部自动加工的需求。

　　(2)确定了门五金件孔槽数控加工机床夹具定位夹紧方案，设计了定位夹紧机构、夹具气动、液动控制系统以及夹具总体结构形式，创新性地运用对中定位预夹紧机构，实现门对中零误差定位，旋转夹紧机构实现了门五金件孔槽数控加工装夹的柔性化。

　　(3)该夹具系统能够实现木门全自动定位夹紧，实现一次装夹完成门五金件孔槽数控加工，提高了门五金件孔槽的加工精度且调整方便，节省了定位装夹时间，。提高了生产效率，对实现门五金件孔槽数控加工的规模化具有重要意义。