CN111168440B - 中壳体cnc铣加工工装夹具及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中壳体CNC铣加工工装夹具及使用方法，包括第一夹具、第二夹具和第三夹具；每套夹具具有两块定位板，通过定位板约束待加工工件的两端将工件夹持，完成三道加工工序。通过三道加工工序，每个工序一套夹具，分别加工工件特定的部位。通过夹具定位板上对应角度和长度的边进行定位，能够在确保加工精度的基础上提高工件的加工效率，夹具自身结构简单，制造容易，适用于圆柱形工件的夹持，相对于传统的分度盘夹持，对圆柱面的影响更小。

Description

中壳体CNC铣加工工装夹具及使用方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体为中壳体CNC铣加工工装夹具及使用方法。

背景技术

现有技术中采用分度盘夹持中壳体类的工件进行加工，随着生产能力的提高，需要将分度盘夹持替换为CNC工装夹具。

CNC是3轴加工中心，加工轴的角度固定不可调，中壳体类工件又是圆柱体工件，加工过程中人工调整工件的角度会造成超差严重，零件良品率受影响较大，从而无法实现高效率加工。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供中壳体CNC铣加工工装夹具及使用该夹具加工工件的方法，使用三组定位板约束工件两端，将圆柱形工件夹持。通过三道加工工序，每个工序一套夹具，分别加工特定的部位。

一个或多个实施例提供了如下技术方案：

中壳体CNC铣加工工装夹具，包括：第一夹具、第二夹具和第三夹具；

第一夹具包括左定位板a和右定位板b，左定位板a一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板b一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；待加工工件的两端分别被左定位板a和右定位板b夹持，完成第一工序的加工；所述左定位板a被加工为具有A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1七条边的多边形板，七条边相互呈一定角度；第一夹具的左定位板a与第一夹具的右定位板b的边长和各边形成的角度相同；

A1、B1边相互垂直，B1、C1边相互垂直，D1、E1边形成的角度与待加工工件的开槽角度相等，G1边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；

第二夹具包括左定位板c和右定位板d，左定位板c一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板d一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；待加工工件的两端分别被左定位板c和右定位板d夹持，完成第二工序的加工；所述左定位板c被加工为具有A2、B2、C2、D2、E2五条边的多边形板，五条边相互呈一定角度；第二夹具的左定位板c与第二夹具的右定位板d的边长和各边形成的角度相同；

A2、B2边相互垂直，B2、C2边相互垂直，C2与D2边相互垂直，E2边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；

第三夹具包括左定位板e和右定位板f，左定位板e一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板f一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；待加工工件的两端分别被左定位板e和右定位板f夹持，完成第三工序的加工；所述左定位板e被加工为具有A3、B3、C3、D3、E3、F3六条边的多边形板，六条边相互呈一定角度；第三夹具的左定位板e与第三夹具的右定位板f的边长和各边形成的角度相同；

A3、B3边相互垂直，B3、C3边相互垂直，E3边与B3边相互平行，D3、F3边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切。

每一块定位板边缘上开设有至少三个孔，在工件被夹持过紧而无法拆除时利用该孔将工件顶出。

定位板表面光滑无毛刺，且表面涂有防锈油。

使用上述中壳体CNC铣加工工装夹具加工工件的方法，包括以下步骤：

(1)将第一夹具左定位板a一侧的凸起与待加工工件的一端，第一夹具右定位板b一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端；将两侧已装入夹具的工件放置在工作台上，夹紧工作台；

(2)利用第一夹具定位板各边的长度和角度作为定位完成第一工序的加工；

(3)拆除第一夹具的两块定位板，如果夹持过紧而无法拆除，则利用定位板边缘上的孔将定位板从工件上顶出；

(4)将第二夹具左定位板c一侧的凸起与待加工工件的一端，第二夹具右定位板d一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端；将两侧已装入夹具的工件放置在工作台上，夹紧工作台；利用第二夹具定位板各边的长度和角度作为定位完成第二工序的加工；

(5)拆除第二夹具，如果夹持过紧而无法拆除，则利用定位板边缘上的孔将定位板从工件上顶出；

(6)将第三夹具左定位板e一侧的凸起与待加工工件的一端，第三夹具右定位板f一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端；将两侧已装入夹具的工件放置在工作台上，夹紧工作台；

(7)利用第三夹具定位板各边的长度和角度作为定位完成第三工序的加工，加工完毕拆除夹具。

工件先经过外圆、内孔和两端的加工之后，经检测尺寸精度合格，再装入第一夹具进行CNC加工。

第一、第二、第三夹具分别对应不同部位的加工工序。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、三套夹具在不同加工工序下使用，防止误操作。

2、每套夹具的定位板都具有至少三条垂直的边，在工件装入夹具后，形成平面代替圆柱面，有利于加工轴定位。

3、夹具定位板与工件接触的一侧设置的凸台形成一一对应的关系，能够在装夹过程中对夹具和工件实现快速定位。

4、装夹后，待加工工件两端形成相互平行的平面，有利于工作台的夹持。

5、定位板边缘设置的孔能够在夹持过紧的情况下对定位板顶出，实现快速拆夹。

6、定位板各边的长度和各边形成的角度，与工件在每一工序下加工的结构相互对应，有利于标准化作业。

7、夹具的结构和加工工序相对应，加工工序又与夹具的使用顺序相对应，能够使工件的加工形成标准化作业流程，提高生产效率。

8、夹具的结构一方面与特定的加工工序相配合，另一方面与工件的特定结构相匹配；工件的特定结构又与加工工序相对应；三者相辅相成，能够在保证工件制造精度的前提下提高生产效率。

9、夹具自身结构简单，制造容易，适用于圆柱形工件的夹持，相对于传统的分度盘夹持，对圆柱面的影响更小。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1(a)，图1(b)是本发明一个或多个实施例提供的待加工工件示意图；

图2是本发明一个或多个实施例提供的加工工序示意图；

图3是本发明一个或多个实施例提供的第一夹具装夹状态示意图；

图4(a)是本发明一个或多个实施例提供的第一夹具左定位板a的示意图；

图4(b)是本发明一个或多个实施例提供的第一夹具右定位板b的示意图；

图5是本发明一个或多个实施例提供的第二夹具装夹状态示意图；

图6(a)是本发明一个或多个实施例提供的第二夹具左定位板c的示意图；

图6(b)是本发明一个或多个实施例提供的第二夹具右定位板d的示意图；

图7是本发明一个或多个实施例提供的第三夹具装夹状态示意图；

图8(a)是本发明一个或多个实施例提供的第三夹具左定位板e的示意图；

图8(b)是本发明一个或多个实施例提供的第三夹具右定位板f的示意图；

图2中：1、第一夹具，2、第二夹具，3、第三夹具；22、第一夹具左定位板，23、第一夹具右定位板；24、第二夹具左定位板，25、第二夹具右定位板；26、第三夹具左定位板，27、第三夹具右定位板；

图3中：4、A1边，5、B1边，6、C1边，7、D1边，8、E1边，9、F1边，10、G1边；

图5中：11、A2边，12、B2边，13、C2边，14、D2边，15、E2边；

图7中：16、A3边，17、B3边，18、C3边，19、D3边，20、E3边，21、F3边。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术中所描述的，现有技术中采用分度盘夹持中壳体类的工件进行加工，随着生产能力的提高，需要将分度盘夹持替换为CNC工装夹具。

采取分度盘夹持加工的方式，分度盘将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转，通过将工件旋转一定角度来加工工件上的沟、槽类结构，此种方式适用于相对产量不大且加工精度要求不高的条件下。

而CNC是3轴加工中心，3轴之间的角度固定不可调，要实现诸如“圆柱体表面开设一定角度和深度的槽”的结构时，工件三轴之间的角度被锁定无法调整，加工过程中如果采用人工调整工件的角度会造成超差严重，零件良品率受影响较大。

实施例1：

本实施例以X、Y、Z轴相互垂直的3轴加工中心，采取“工件静止，刀头沿某一轴旋转一定角度，再沿某一轴给进一定距离”的方式加工圆柱体工件上的沟、槽等结构的过程中使用的夹具为例，说明本发明。

如图2-8所示的中壳体CNC铣加工工装夹具，包括：第一夹具1、第二夹具2和第三夹具3；

第一夹具1包括左定位板a22和右定位板b23，左定位板a22一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板b23一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；待加工工件的两端分别被左定位板a22和右定位板b23夹持，完成第一工序的加工；所述定位板被加工为具有4A1、5B1、6C1、7D1、8E1、9F1、10G1七条边的多边形板，七条边相互呈一定角度；第一夹具的左定位板a22与第一夹具的右定位板b23的边长和各边形成的角度相同，侧面的凸起结构尺寸不同；

4A1、5B1边相互垂直，5B1、6C1边相互垂直，7D1、8E1边形成的角度与待加工工件的开槽角度相等，10G1边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；

5B1边的长度与待加工工件的直径相等，8E1边的长度与待加工工件的开槽深度相等，7D1边的长度不小于待加工工件的开槽深度，9F1边的长度与待加工工件的开槽宽度相等；

第二夹具2包括左定位板c24和右定位板d25，左定位板c24一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板d25一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；待加工工件的两端分别被左定位板c24和右定位板d25夹持，完成第二工序的加工，所述定位板被加工为具有11A2、12B2、13C2、14D2、15E2五条边的多边形板，五条边相互呈一定角度；第二夹具的左定位板c24与第二夹具的右定位板d25的边长和各边形成的角度相同,侧面的凸起结构尺寸不同；

11A2、12B2边相互垂直，12B2、13C2边相互垂直，13C2与14D2边相互垂直，15E2边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；

12B2、13C2边的长度与待加工工件的直径相等；

第三夹具3包括左定位板e26和右定位板f27，左定位板e26一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板f27一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；待加工工件的两端分别被左定位板e26和右定位板f27夹持，完成第二工序的加工；所述定位板被加工为具有16A3、17B3、18C3、19D3、20E3、21F3六条边的多边形板，六条边相互呈一定角度；第三夹具的左定位板e26与第三夹具的右定位板f27的边长和各边形成的角度相同，侧面的凸起结构尺寸不同；

16A3、17B3边相互垂直，17B3、18C3边相互垂直，20E3边与17B3边相互平行，19D3、21F3边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；

17B3边的长度与待加工工件的直径相等，21F3边的长度与待加工工件的开槽宽度相等。

如图1所示，待加工工件的两端具有的内孔结构是不同的，因此定位板上的凸起形状和尺寸与待加工工件两端的结构配合；

如图1(b)所示，工件一端具有两个大小不同的圆形孔，相应的三组夹具的右定位板图4(b)、图6(b)和图8(b)依据该结构中孔的位置和大小在右定位板的一侧设置两个大小不同的圆形凸起，能够在装夹时将凸起与工件一端的孔对应，完成右定位板和工件之间相互位置的快速定位，使工件的一端在装夹后形成平面，有利于工作台的夹持。

相应的如图1(a)所示，工件的另一端具有一组连通的圆形孔，左定位板图4(a)、图6(a)和图8(a)依据该结构的位置和大小在左定位板的一侧设置连通的圆形凸起，不同的是，工件两端的内部结构是不同的，因此每一组夹具的左定位板和右定位板凸起部分的结构和尺寸不相同；

左定位板凸起的尺寸不大于工件的内孔；右定位板的两个圆形凸起的直径不大于相应工件两个内孔的直径。

每一对定位板边缘上开设有至少三个孔，每一道工序加工完成，工件可能会与定位板因夹持过紧而无法分开，利用该孔能够将工件和定位板以顶出的方式快速分离。

定位板的材质为金属经热处理后制造，定位板表面光滑无毛刺，且表面涂有防锈油。

实施例2：

本实施例以图1所示的一种空心轴套类的圆柱体工件来说明本发明：

使用实施例1中描述的中壳体CNC铣加工工装夹具加工工件的方法，包括以下步骤：

如图1-8所示：

(1)将第一夹具1左定位板a22一侧的凸起与待加工工件的一端对应连接，第一夹具右定位板b23一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端对应连接；将两侧已装入夹具的工件放置在工作台上，夹紧工作台；

(2)利用第一夹具1的7D1、8E1边形成的角度，和D1、E1边的长度作为定位，经CNC加工得到直角槽；利用第一夹具1定位板各边的长度和角度作为定位加工深沟，完成第一工序；

(3)拆除第一夹具1的两块定位板，如果夹持过紧而无法拆除，则利用定位板边缘上的孔将定位板从工件上顶出；

(4)将第二夹具2左定位板c24一侧的凸起与待加工工件的一端对应连接，第二夹具右定位板d25一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端对应连接；将两侧已装入夹具的工件放置在工作台上，夹紧工作台；利用第二夹具2定位板的15E2边与相邻的11A2、14D2边形成的角度，和15E2边的长度作为定位，经CNC加工得到深槽，完成第二工序；

(5)拆除第二夹具2，如果夹持过紧而无法拆除，则利用定位板边缘上的孔将定位板从工件上顶出；

(6)将第三夹具3左定位板e26一侧的凸起与待加工工件的一端对应连接，第三夹具3右定位板f27一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端对应连接；将两侧已装入夹具的工件放置在工作台上，夹紧工作台；利用第三夹具3定位板各边的长度和角度作为定位，经CNC加工得到带倒角的深槽，完成第三工序，完成后拆除夹具。

在上述加工工序之前，工件要先经过外圆、内孔和两端的加工，经检测尺寸精度合格，再装入第一夹具1进行CNC加工，确保工件的圆柱度，两端平面度满足设计条件后再进行表面槽、沟结构的加工。

第一、第二、第三夹具分别对应工件上不同部位的加工工序，每道加工工序所针对的结构是特定的。

每套夹具的定位板都具有至少三条垂直的边，符合3轴加工中心对工件定位的要求，快速对待加工工件进行定位。

夹具定位板与工件接触的一侧设置的凸台能够在装夹过程中与工件内孔对应连接，使工件两端形成相互平行的平面，且该平面垂直于加工台，对夹具和工件定位实现快速装夹；定位板边缘设置的顶出孔能够在夹持过紧的情况下对定位板顶出，实现快速拆夹。

夹具自身结构简单，制造容易，夹具通过约束待加工工件的两端，实现对工件的夹持，适用于圆柱形工件的夹持，相对于传统的分度盘夹持，对圆柱面的影响更小。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：包括第一夹具、第二夹具和第三夹具；

第一夹具包括左定位板a和右定位板b，左定位板a一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板b一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；所述左定位板a具有七条边，七条边相互呈一定角度；

左定位板a的七条边A1-G1中，A1、B1边相互垂直，B1、C1边相互垂直，D1、E1边形成的角度与待加工工件的开槽角度相等，G1边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；B1边的长度与待加工工件的直径相等，E1边的长度与待加工工件的开槽深度相等，D1边的长度不小于待加工工件的开槽深度，F1边的长度与待加工工件的开槽宽度相等；

第二夹具包括左定位板c和右定位板d，左定位板c一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板d一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；所述左定位板c具有五条边，五条边相互呈一定角度；

左定位板c的五条边A2-E2中，A2、B2边相互垂直，B2、C2边相互垂直，C2与D2边相互垂直，E2边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；B2、C2边的长度与待加工工件的直径相等；

第三夹具包括左定位板e和右定位板f，左定位板e一侧具有凸起，另一侧为平面；右定位板f一侧具有两个圆形凸起，另一侧为平面；所述左定位板e具有六条边，六条边相互呈一定角度；

左定位板e的六条边A3-F3中，A3、B3边相互垂直，B3、C3边相互垂直，E3边与B3边相互平行，D3、F3边上一点与待加工工件的圆柱外表面相切；B3边的长度与待加工工件的直径相等，F3边的长度与待加工工件的开槽宽度相等。

2.如权利要求1所述的中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：第一夹具左定位板a至少三条边相互垂直；第一夹具的左定位板a与第一夹具的右定位板b的边长和各边形成的角度相同。

3.如权利要求1所述的中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：第二夹具左定位板c至少三条边相互垂直；第二夹具的左定位板c与第二夹具的右定位板d的边长和各边形成的角度相同。

4.如权利要求1所述的中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：第三夹具左定位板e至少三条边相互垂直；第三夹具的左定位板e与第三夹具的右定位板f的边长和各边形成的角度相同。

5.如权利要求1所述的中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：每一块定位板边缘上开设有至少三个孔。

6.如权利要求5所述的中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：所述定位板涂有防锈油。

7.如权利要求5所述的中壳体CNC铣加工工装夹具，其特征在于：所述定位板表面光滑无毛刺。

8.使用如权利要求1所述的中壳体CNC铣加工工装夹具的方法，其特征在于：

(1)将第一夹具左定位板a一侧的凸起与待加工工件的一端对应连接，第一夹具右定位板b一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端对应连接，完成夹持；

(2)利用第一夹具定位板的D1、E1边形成的角度，和D1、E1边的长度作为定位，加工得到直角槽；

(3)拆除第一夹具的两块定位板，如果夹持过紧而无法拆除，则利用定位板边缘上的孔将定位板从工件上顶出；

(4)将第二夹具左定位板c一侧的凸起与待加工工件的一端对应连接，第二夹具右定位板d一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端对应连接，完成夹持；利用第二夹具定位板的E2边与相邻的A2、D2边形成的角度，和E2边的长度作为定位，加工得到深槽；

(5)拆除第二夹具，如果夹持过紧而无法拆除，则利用定位板边缘上的孔将定位板从工件上顶出；

(6)将第三夹具左定位板e一侧的凸起与待加工工件的一端对应连接，第三夹具右定位板f一侧的两个圆形凸起与待加工工件的另一端对应连接，完成夹持；

(7)利用第三夹具定位板各边的长度和角度作为定位完成第三工序的加工，加工完毕，拆除夹具。

9.如权利要求8所述的使用中壳体CNC铣加工工装夹具的方法，其特征在于：工件先经过外圆、内孔和两端的加工之后，经检测尺寸精度合格，再装入第一夹具进行CNC加工。

10.如权利要求8所述的使用中壳体CNC铣加工工装夹具的方法，其特征在于：第一、第二、第三夹具分别对应不同部位的加工工序。

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