快走丝线切割新型夹具的设计与制作*

顾丽敏

(浙江经贸职业技术学院，浙江 杭州 310018)

0 引 言

快走丝是电火花线切割的一种，也叫高速走丝电火花线切割，主要是用于加工二维图形，加工的工件一般结构较为简单，也较少涉及到专用夹具[1]。但遇到诸如按圆周分布的多型腔体或者宝塔形工件、棱锥体工件这类特殊复杂零件时，装夹和找正费时费力，且无法保证精度。目前市场上符合这类零件加工要求的专用夹具价格昂贵，同时对机床的使用要求较高，对于一些小批量加工的企业来说，选择专用夹具的性价比较低[2]。

针对这些情况，笔者设计制作了简易分度盘夹具，在一定程度上解决了定位精度的问题。夹具主要由一块36等分的分度盘与夹具主体、分度销及固定零件组成。使用时直接放置于线切割横梁上用压板固定即可，工件通过螺栓与分度盘相接，同时可根据工件尺寸重新设计夹具。该夹具制造成本较低、使用简单、拆装方便、通用性强，符合中小型企业的预期，具有较为广阔的市场应用前景。

1 零件工艺分析及夹具设计

1.1 宝塔形零件加工工艺分析

通过观察图1的宝塔件，在线切割机床上无法通过一次的装夹加工出来，必须经过多次装夹进行加工，需要繁琐的定位与角度计算，同时频繁的装夹也会使得工件尺寸进一步的累计，会使得最终工件有较大的加工误差。

图1 宝塔件 图2 宝塔件俯视图

宝塔件的俯视图为一个正六边形 ，如图2 所示。因此，当加工完工件的第一外形时，可通过5次旋转相同角度60°后重复加工可得到宝塔件。程序可以重复使用，不仅可以提高加工效率，同时工件的每个外形的加工程序没有连带关系，因此工件加工中所产生的尺寸误差与工件自身大小无关，累计误差较小。

1.2 夹具结构设计与制作

通过上述加工对象的工艺分析安排，设计了一个简易分度夹具，如图3所示。主要结构是由分度盘架3、分度盘5、分度销2、刻度盘6、前固定板1、后固定板7、连接螺栓9、紧固螺母8以及8个M6的内六角螺栓组成。其中最重要的零件为分度圆盘5及分度销2。要保证分度盘与分度盘架的配合间隙小于0.03 mm，分度销与分度盘架的配合间隙小于0.02 mm。

图3 夹具结构设计图1.前固定板 2.分度销 3.分度盘架 4.螺栓 5.分度盘 6.刻度盘 7.后固定板 8.紧固螺母 9.连接螺栓

此夹具的定位原理主要是对整个圆周6等分，同时兼顾了夹具的通用性，设计了一个分度盘，如图4所示。在分盘的边缘加工36个均匀的等分槽。通过分度盘和分度盘上方的销钉以及刻度盘可以很容易的进行分度定位[3]，如图5所示。

图4 夹具分度盘 图5 夹具刻度盘

1.3 夹具制作与装配

1.3.1 夹具零件制作

夹具里包含前后侧固定板、分度销、分度盘、分度盘架、刻度盘、连接螺栓、紧固螺母等8个主要构成部分。其中连接螺栓、紧固螺母使用的是市面上常见的M10×46标准螺栓、M10标准螺母。刻度盘采用厚1 mm的pvc板材，使用雕刻机加工完成，如图6所示。剩余的前后侧固定板、分度销、分度盘、分度盘架均采用了线切割及钳工制作[4]。

图6 刻度盘实物图 图7 毛坯装夹

如图7、8分别是前后侧固定板、分度销、分度盘、分度盘架在线切割机床上的装夹示意图。采用毛坯分别为177 mm×96 mm×30 mm、177 mm×113 mm×30 mm 45钢制作。其中前后固定板毛坯、需要进行二次装夹，如图9所示，保证装夹时毛坯与横梁的垂直度与平行度在0.04 mm之内。

机床上加工完成的工件，在大理石平台上使用高度游标尺划出固定孔位，进行打孔并攻丝操作。完成夹具零件的实物加工，如图10所示。

1.3.2 夹具装配

将前固定板与分度盘架进行装配，把刻度盘刻度与分度盘等分槽对齐进行粘合固定，装入分度盘架，后固定板与分度盘架进行固定，分度销及连接螺母、紧固螺母装入完成夹具装配。具体装配图如图11～14所示。

2 夹具应用

将夹具放置于机床横梁上粗略地调整平行度，使用压板左右两侧固定，如图15所示。适当旋紧压板螺丝，使用百分表打表，如图16所示，保证夹具正面与机床Y轴的平行度在0.02 mm以下。旋紧压板螺丝，再使用百分表打一次夹具的平行度并保证在0.02 mm以下。

图15 安装夹具 图16 夹具找平

根据零件尺寸选用的毛坯为Φ50 mm×60 mm圆柱钢料。在上夹具前先要将毛坯一端面使用数控车车削平整，在加工过的端面加工一个M10×15 mm的螺纹孔。通过紧固螺母使毛坯与分度盘连接，毛坯加工过的端面要紧贴分度盘。拧紧紧固螺母，毛坯安装完毕，如图17所示。更换新毛坯，按照上述参数，进行工件加工。每次加工完成后，拔掉分度销并将工件旋转60°，使用分度销固定。旋转时要保证分度盘与前固定板始终贴合。按上述旋转5次完成工件加工，最终零件加工完成图如图18所示。通过测量，宝塔件的偏差都控制在±0.02 mm。

图17 毛坯装配 图18 零件加工完成图

3 结 语

通过此次的加工证明，采用本文设计的夹具进行定位装夹，极大地减少了装夹次数与编程时间，节约了加工时间，提高了加工效率，同时零件的定位及加工精度也得到了很好的保障[5]。

该夹具设计的36等分的分度盘可以很好地适应大部分内角为10的倍数的按圆周分布的多型腔体或宝塔形工件、棱锥体工件等的定位装夹加工，还可根据零件的具体尺寸度数制作非等分的分度盘，扩大了装夹定位范围，解决了中小型民营企业线切割机床定位精度低、专用夹具设备又价格昂贵的困难，具有很好的应用前景。