針對異形零件的結(jié)構(gòu)和表面質(zhì)量要求，設(shè)計了一種手推式砂帶打磨進料夾具。工件放置在夾具的動夾持塊和定夾持塊之間，定位夾緊后沿第一直線導(dǎo)向機構(gòu)推動底座，就可完成工件的磨削進給操作。實踐證明，夾具操作簡單，定位夾緊方便可靠，能大幅提高零件加工精度、工作安全性、可靠性及工作效率。

1  序言

砂帶打磨裝置是一種用于對金屬或其他材料表面進行打磨處理的工具。在實際生產(chǎn)中，工作人員需要利用打磨機對需要打磨的物件進行表面打磨處理，但當(dāng)需要打磨的零件較小時，需要打磨的物件的表面不能完全與砂帶表面接觸，工件手拿打磨既不安全又十分不方便，降低了工作效率，增加了安全隱患。

2  異形零件結(jié)構(gòu)分析

零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。結(jié)構(gòu)為不規(guī)則的T字形異形零件，最大外形尺寸為28mm×11.67mm×22.80mm（長×寬×高）；零件各尺寸精度高達IT6級，表面粗糙度值Ra達0.4μm。這就要求零件的最后精加工必須是磨削加工，但零件的形狀對最后磨削精加工的定位與夾緊影響巨大，特別是圖1所示的斜面結(jié)構(gòu)。

圖1   異形零件結(jié)構(gòu)

因此，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本設(shè)計以小型異形零件為研究對象，以加工難度最大的斜面為例，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、操作使用方便、定位夾緊可靠、能夠提高工作效率并減少安全隱患的手推式砂帶打磨進料裝置[1]。如圖2所示，按產(chǎn)品加工位置初定產(chǎn)品定位示意圖，產(chǎn)品輪廓用虛線表示，采用兩個活塊對產(chǎn)品進行定位和夾緊，以滿足加工要求。

圖2   產(chǎn)品按加工位置定位示意

3  手推式砂帶打磨夾具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

手推式砂帶打磨夾具結(jié)構(gòu)、異形小型待加工工件外形如圖3所示點劃線線框輪廓，本夾具主要對磨削零件的21°斜面（見圖1）進行定位和夾緊。平臺與總導(dǎo)軌是手推式砂帶打磨夾具的導(dǎo)向與導(dǎo)滑基礎(chǔ)，平臺上布置4個起固定作用的螺釘孔，總導(dǎo)軌安裝在平臺的正中間，用銷釘定位，螺釘緊固。

a）平面圖

b）三維圖
圖3   手推式砂帶打磨夾具結(jié)構(gòu)
1、3、6—圓柱頭定位銷（2件） 2—盤頭螺釘（2件） 4—盤頭螺栓（2件） 5—內(nèi)六角圓柱頭螺釘（4件） 7—壓緊塊導(dǎo)軌 8—定位螺母 9—壓緊螺栓 10—壓緊活塊 11—手柄 12—定位銷 13—總導(dǎo)軌 14—平臺 15—定位活塊 16—鋼球（6件） 17—底板（2件） 18—底座

兩個底板分列在總導(dǎo)軌的兩邊，通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘及圓柱頭定位銷6，實現(xiàn)底板與底座的定位和緊固，6個鋼球分別安裝在兩底板的球形孔內(nèi)，使部分球體能露出底板下表面與平臺接觸起導(dǎo)滑作用。底座的凹槽卡在總導(dǎo)軌上起導(dǎo)向作用，兩邊平面球形孔與6個鋼球接觸定位。定位活塊與壓緊活塊的下表面凸臺都卡在底座的凹槽內(nèi)，通過定位銷實現(xiàn)定位活塊與底座的定位，壓緊塊導(dǎo)軌對定位活塊進行導(dǎo)向，圓柱頭定位銷1與盤頭螺釘實現(xiàn)對壓緊塊導(dǎo)軌與底座的定位和緊固。定位螺母固定在底座上面，通過盤頭螺栓與圓柱頭定位銷3實現(xiàn)定位螺母與底座的定位和緊固，壓緊螺栓與壓緊活塊聯(lián)接，定位螺母跟壓緊螺栓通過螺旋傳動，只要轉(zhuǎn)動壓緊螺栓就能使壓緊活塊移動，從而把待加工零件夾緊在定位活塊與壓緊活塊之間，手柄安裝在底座的圓孔內(nèi)[2]。

3.1  底座結(jié)構(gòu)設(shè)計

底座結(jié)構(gòu)如圖4所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為108mm×119mm×23mm（長×寬×高）。上表面有6個直徑為15.5mm的半球形孔，孔間布置2個直徑為6mm的銷釘盲孔及4個M4的螺紋孔，還有2個寬10mm、高6mm的凸槽，兩凸槽中間形成的凹槽寬15mm、深7mm。其半圓球孔、凸槽、凹槽起主要的導(dǎo)滑、定位及導(dǎo)向作用。左部分的突出結(jié)構(gòu)為安裝緊固其他零件用，布有2個直徑為6mm的銷釘通孔、2個M6的螺紋孔。下表面有1個M20的螺紋盲孔，用于聯(lián)接手柄，有1個19.5mm×82mm的矩形缺口，2個直徑5mm的銷釘孔和2個M3的螺紋孔，用于對壓緊塊導(dǎo)軌的定位和緊固，有1個直徑為8mm的銷釘孔，用于對定位活塊的定位。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖4   底座

3.2  定位活塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

定位活塊結(jié)構(gòu)如圖5所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為34mm×34.5mm×37mm（長×寬×高），右上角有按異形零件結(jié)構(gòu)和尺寸所設(shè)定位結(jié)構(gòu)，大斜面用于跟待加工零件的背面接觸，其與頂面的夾角為130°，小斜面與頂面的夾角為110.5°，使待加工零件的斜面能高出定位活塊而方便進行磨削加工。頂面有1個直徑8mm的銷釘孔，用于銷釘對定位活塊在底座上的定位。底部有1個L形的凸塊，凸塊高5mm、寬10mm，凸塊上有2.5mm×2mm的凹槽，用于壓緊塊導(dǎo)軌及底座的定位和緊固。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖5   定位活塊

3.3  壓緊活塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

壓緊活塊結(jié)構(gòu)如圖6所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為34mm×29.5mm×37mm （長×寬×高），右上角有按異形零件結(jié)構(gòu)和尺寸所設(shè)定位結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和尺寸與定位活塊一致，底部L形凸塊結(jié)構(gòu)及尺寸也跟定位活塊一致。正面有1個直徑為11.5mm的半球形孔，用于與壓緊螺栓的球形頭部配合，在旋轉(zhuǎn)壓緊螺栓時，能使壓緊活塊對加工零件進行夾緊和松開。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖6   壓緊活塊

3.4  定位螺母結(jié)構(gòu)設(shè)計

定位螺母結(jié)構(gòu)如圖7所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，最大外形尺寸為56mm×26mm×27mm（長×寬×高），為方便定位螺母與底座的定位和緊固，定位螺母采用半圓形加掛耳結(jié)構(gòu)，定位螺母中間設(shè)有M14螺紋孔，用于同壓緊螺栓配合，實現(xiàn)對加工零件的夾緊與松開，掛耳厚度10mm，兩端對角設(shè)置兩個直徑6mm銷釘定位孔和6.5mm螺栓通過孔。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖7   定位螺母

3.5  壓緊螺栓結(jié)構(gòu)設(shè)計

壓緊螺栓結(jié)構(gòu)如圖8所示，材料為45鋼，硬度為35～45HRC，由M14螺栓與手輪焊接而成，最大高度65mm，手輪直徑70mm，手輪厚度10mm，均布4個直徑18mm的減重孔，螺栓頭部由直徑10mm圓柱和10mm半球組成，方便旋轉(zhuǎn)時與壓緊滑塊的半球形孔配合，降低旋轉(zhuǎn)摩擦力。所有配合面表面粗糙度值Ra為1.6μm。

圖8   壓緊螺栓

4  夾具的使用方法和注意事項

使用夾具打磨產(chǎn)品時，先把產(chǎn)品按加工方向，放置在定位活塊上，旋轉(zhuǎn)壓緊螺栓，使產(chǎn)品在壓緊活塊和定位活塊中定位與夾緊；然后手握手柄，帶動整個砂帶打磨夾具，通過底座與總導(dǎo)軌實現(xiàn)導(dǎo)向，通過在底板下面露出部分鋼球的球體實現(xiàn)在平臺上導(dǎo)滑，從而實現(xiàn)對待加工工件的手推砂帶磨削加工[3]。

在使用時需注意檢測底板內(nèi)凹槽與導(dǎo)軌導(dǎo)滑面之間及鋼球與底座接觸是否良好，滑動是否順暢無阻滯；檢查待加工零件在壓緊活塊和定位活塊中定位是否準確，夾緊是否合適、可靠[4,5]。

5  結(jié)束語

針對異形的小型零件所設(shè)計的手推式砂帶打磨夾具，采用自制平臺做基礎(chǔ)，底座做支撐，總導(dǎo)軌導(dǎo)滑，鋼球減摩，定位活塊與壓緊活塊進行定位夾緊，定位螺母和壓緊螺栓配合實現(xiàn)夾緊與松開，手柄方便操作進料與退回。經(jīng)實踐檢驗證明，零件在夾具中的定位與夾緊可靠，操作安全、方便快捷，零件斜面磨削后表面質(zhì)量和角度精度符合設(shè)計要求，相對于手持工件進行磨削，能大幅提高零件的加工精度、工作安全性、可靠性及工作效率。

參考文獻：

[1] 李紅順，尚凱. 刃磨硬質(zhì)合金刀片R圓弧的夾具設(shè)計[J]. 工具技術(shù)，2016 ，50（11）：116.

[2] 孟少明，李培，肖芝. 一種手推式砂帶打磨進料裝置：CN202022723899.3[P]. 2020-11-23.

[3] 王露露，鞏桂芬，陳寧. 線接觸式三維定點夾具設(shè)計[J]. 制造業(yè)自動化，2018，40（2）：135-136.

[4] 梁宇明. 雙偏心孔工件的專用夾具設(shè)計[J]. 制造技術(shù)與機床，2021（4）：39-43.

[5] 楊中寶，張杰剛，劉海燕，等. 薄壁件內(nèi)撐自平衡柔性夾具設(shè)計[J]. 制造技術(shù)與機床，2021（4）：54-56.

本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2022年第10期53~56頁，作者：湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 孟少明、向紅娓、肖芝、李培 中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司 聶慧萍 ，原標題：《異形零件手推式砂帶打磨夾具設(shè)計》。

（轉(zhuǎn)載）