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摘 要：根据中国象棋工艺品的外形结构特点，在数控铣床/加工中心上用三爪卡盘和机用虎钳在装夹遇到的问题和加工时存在的不足，进行综合分析设计制造了一套专用夹具，从而提高加工质量和生产效率。
关键词：专用夹具中国象棋数控铣床 加工中心 加工步骤
中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-0-01
在追求高效自动化生产方式的时代，机械加工现场越来越多地采用数控机床作为高效生产装备。为完成需要的加工工序，装配工序及检验工序等，从使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工作范围，改善操作者的劳动条件。因此，夹具是机械制造中一项重要的工艺装备。
1 机床所有的夹具可以分为两大类
第一类是由机床附件厂或专门的工具制造厂制造的，如三爪卡盘、机用虎钳、分度头等。它们具有通用性，称之为通用夹具。第二类是专为某个零件的某工序而设计制造的夹具。它们具有专用性，称之为专用夹具。在小批量生产或试制时所用的组合夹具，也是专用夹具的一种。专用夹具在成批或流水线生产中，大部公的机床夹具都是专用夹具，如钻床、铣床/加工中心、专用机床等，生产流水线和自动生产线上更是如此。因此，专用夹具的设计制造，应用在机械加工中，确实发挥了很大的作用。
2 专用夹具制造批量少，它的设计过程分为两个阶段
第一阶段是从调查研究到图纸设计的阶段，第二阶段是经过制造、调整到修改完善原设计图纸的阶段。设计的第一阶段是夹具设计的关键阶段，这个阶段的工作好坏，决定着夹具的制造质量和使用质量。设计的第二阶段也是非常重要的，只有通过这个阶段才能考查原来的设计是否符合预期的要求。夹具的设计需要调查以下几个方面：①熟悉零件图纸，了解其形状、尺寸、精度、技术要求；②熟悉工艺，了解各工序之间的相互关系，本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸，本工序的工艺要求；③了解所用设备的特性、精度，有关尺寸及其与夹具连接的形式；④了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合要求；⑤了解加工特性。该文现就以实际加工中国象棋过程中针对其外形结构特点为例，简述其专用夹具设计。中国象棋，古代叫“象戏”。大约起源于战国时代。中国象棋在我国家喻户晓，爱好者数以亿计，它和其他棋类活动一样，不仅能丰富人们文化生活，陶冶情操，而且有助于开发智力。启迪思维，锻炼辩证分析能力，培养顽强
意志。
3 中国象棋在数控机床上加工步骤
①在数控车床加工象棋成型毛坯。如下图1所示：（切断时大约留0.3 mm余量）②数控铣床/加工中心加工象棋上的字：先用面铣刀铲去余量（如图2所示），再用雕刻刀在工件上雕刻象棋上的字。如图3所示。
3.1问题的出现
中国象棋的外形为圆弧形，该文设计的象棋圆弧为R12，如图1所示。鉴于它的外形为圆弧形，由于用机用虎钳装夹数控车床加工的成型零件或用三爪卡盘装夹加工成型零件，必定会夹伤工件，因接触的面积只是圆弧的最高点，所有的夹紧力都集中在这里，当要提高生产效率时，由于装夹刚性达不到加工要求，受力过大，工件很容易滑动，影响产品的加工质量，使产品合格率较低，不能满足产品批量生产需要。
3.2 解决方案提出
针对上述问题的出现结合实际加工情况，提出夹具的设计方案。整体设计如装配图4所示：依照数控铣床/加工中心铣刀套锁刀原理：通过螺纹锁紧弹簧夹头来夹紧铣刀。如图5所示。
设计一个，内孔形状与象棋一致的但高度要低于象棋的螺纹螺母盖和一个螺纹连接柄，通过螺母盖与螺纹连接柄配合来锁紧成型象棋毛坯。由于这个夹具是没有办法直接装夹在数控铣床/加工中心的工作台上，所以只能再通过与机用虎钳或者三爪卡盘来组成夹具来装夹在数控铣床/加工中心的工作台上。
4 解决方案的优点
4.1 中心基准定位问题
在数控铣床/加工中心加工象棋中，因为对刀是依靠工件或夹具来对刀定位。此夹具的定位是靠螺母盖和一个螺纹连接柄的紧密配合来锁紧象棋成型毛坯，只要螺母盖内的圆弧与象棋毛坯圆弧尺寸一致就能保证中心基准的定位，这一点很容易达到，而且二次装夹定位准确，减少对刀的时间（如图6所示）。而机用虎钳在二次装夹中心基准定位很难保证一致，增加了对刀时间；三爪卡盘二次装夹中心基准定位虽然能保证，但加工效果不好。
4.2 夹具的刚性
此夹具的定位是靠螺母盖和一个螺纹连接柄的紧密配合来锁紧象棋成型毛坯，这样的整体配合性较强，刚性较好，对产品的加工质量有了较好的提高。而用机用虎钳或三爪卡盘装夹象棋成型毛坯时刚性不好，很难保证加工要求。
4.3 装卸方便
此夹具在装卸工件是通过板手装卸可以灵活快速，而二次装夹的定位也比较准确，这种生产工艺能满足批量生产的要求。过程方便，如图7所示：
综上所述等优点，中国象棋工艺品在数控铣床/加工中心加工的专用夹具对加工的质量、效率有了很大的提高。
5 方案的完善与技术延伸
中国象棋工艺品在数控铣床/加工中心加工的专用夹具是基于数控铣刀套锁刀原理而设计。本套夹具的缺点只是针对象棋唯一外形圆弧而设计。而数控铣刀锁刀套采用不同直径的弹簧夹头来实现装夹直径大小不同的刀具。基于这一点，展望本套专用夹具可以参考数控铣刀锁刀原理，可以在本套夹具加工加入内圈，通过不同圆弧内圈来装夹不同圆弧成型毛坯，功能就能像数控铣刀锁刀的弹簧夹头一样，应用范围更广阔。
6 结语
中国象棋工艺品夹具的设计是根据其圆弧结构特点和机床加工实际条件的限制而设计，是本人实际的加工过程中遇到的问题，不断完善的结果。实践证明：夹具二次装夹定位准确，只要一次对刀，便可以重复调用程序来加工，在加工中使用该夹具，使加工质量，加工效率太太提高。适合批量加工成型毛坯象棋工艺品。
参考文献
[1] 毛谦德，李振清.袖珍机械设计手册.2版[M].机械工业出版社，2001.
[2] 肖继德，陈宁平.机床夹具设计[M].机械工业出版社，2004.
关键词：专用夹具中国象棋数控铣床 加工中心 加工步骤
中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-0-01
在追求高效自动化生产方式的时代，机械加工现场越来越多地采用数控机床作为高效生产装备。为完成需要的加工工序，装配工序及检验工序等，从使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工作范围，改善操作者的劳动条件。因此，夹具是机械制造中一项重要的工艺装备。
1 机床所有的夹具可以分为两大类
第一类是由机床附件厂或专门的工具制造厂制造的，如三爪卡盘、机用虎钳、分度头等。它们具有通用性，称之为通用夹具。第二类是专为某个零件的某工序而设计制造的夹具。它们具有专用性，称之为专用夹具。在小批量生产或试制时所用的组合夹具，也是专用夹具的一种。专用夹具在成批或流水线生产中，大部公的机床夹具都是专用夹具，如钻床、铣床/加工中心、专用机床等，生产流水线和自动生产线上更是如此。因此，专用夹具的设计制造，应用在机械加工中，确实发挥了很大的作用。
2 专用夹具制造批量少，它的设计过程分为两个阶段
第一阶段是从调查研究到图纸设计的阶段，第二阶段是经过制造、调整到修改完善原设计图纸的阶段。设计的第一阶段是夹具设计的关键阶段，这个阶段的工作好坏，决定着夹具的制造质量和使用质量。设计的第二阶段也是非常重要的，只有通过这个阶段才能考查原来的设计是否符合预期的要求。夹具的设计需要调查以下几个方面：①熟悉零件图纸，了解其形状、尺寸、精度、技术要求；②熟悉工艺，了解各工序之间的相互关系，本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸，本工序的工艺要求；③了解所用设备的特性、精度，有关尺寸及其与夹具连接的形式；④了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合要求；⑤了解加工特性。该文现就以实际加工中国象棋过程中针对其外形结构特点为例，简述其专用夹具设计。中国象棋，古代叫“象戏”。大约起源于战国时代。中国象棋在我国家喻户晓，爱好者数以亿计，它和其他棋类活动一样，不仅能丰富人们文化生活，陶冶情操，而且有助于开发智力。启迪思维，锻炼辩证分析能力，培养顽强
意志。
3 中国象棋在数控机床上加工步骤
①在数控车床加工象棋成型毛坯。如下图1所示：（切断时大约留0.3 mm余量）②数控铣床/加工中心加工象棋上的字：先用面铣刀铲去余量（如图2所示），再用雕刻刀在工件上雕刻象棋上的字。如图3所示。
3.1问题的出现
中国象棋的外形为圆弧形，该文设计的象棋圆弧为R12，如图1所示。鉴于它的外形为圆弧形，由于用机用虎钳装夹数控车床加工的成型零件或用三爪卡盘装夹加工成型零件，必定会夹伤工件，因接触的面积只是圆弧的最高点，所有的夹紧力都集中在这里，当要提高生产效率时，由于装夹刚性达不到加工要求，受力过大，工件很容易滑动，影响产品的加工质量，使产品合格率较低，不能满足产品批量生产需要。
3.2 解决方案提出
针对上述问题的出现结合实际加工情况，提出夹具的设计方案。整体设计如装配图4所示：依照数控铣床/加工中心铣刀套锁刀原理：通过螺纹锁紧弹簧夹头来夹紧铣刀。如图5所示。
设计一个，内孔形状与象棋一致的但高度要低于象棋的螺纹螺母盖和一个螺纹连接柄，通过螺母盖与螺纹连接柄配合来锁紧成型象棋毛坯。由于这个夹具是没有办法直接装夹在数控铣床/加工中心的工作台上，所以只能再通过与机用虎钳或者三爪卡盘来组成夹具来装夹在数控铣床/加工中心的工作台上。
4 解决方案的优点
4.1 中心基准定位问题
在数控铣床/加工中心加工象棋中，因为对刀是依靠工件或夹具来对刀定位。此夹具的定位是靠螺母盖和一个螺纹连接柄的紧密配合来锁紧象棋成型毛坯，只要螺母盖内的圆弧与象棋毛坯圆弧尺寸一致就能保证中心基准的定位，这一点很容易达到，而且二次装夹定位准确，减少对刀的时间（如图6所示）。而机用虎钳在二次装夹中心基准定位很难保证一致，增加了对刀时间；三爪卡盘二次装夹中心基准定位虽然能保证，但加工效果不好。
4.2 夹具的刚性
此夹具的定位是靠螺母盖和一个螺纹连接柄的紧密配合来锁紧象棋成型毛坯，这样的整体配合性较强，刚性较好，对产品的加工质量有了较好的提高。而用机用虎钳或三爪卡盘装夹象棋成型毛坯时刚性不好，很难保证加工要求。
4.3 装卸方便
此夹具在装卸工件是通过板手装卸可以灵活快速，而二次装夹的定位也比较准确，这种生产工艺能满足批量生产的要求。过程方便，如图7所示：
综上所述等优点，中国象棋工艺品在数控铣床/加工中心加工的专用夹具对加工的质量、效率有了很大的提高。
5 方案的完善与技术延伸
中国象棋工艺品在数控铣床/加工中心加工的专用夹具是基于数控铣刀套锁刀原理而设计。本套夹具的缺点只是针对象棋唯一外形圆弧而设计。而数控铣刀锁刀套采用不同直径的弹簧夹头来实现装夹直径大小不同的刀具。基于这一点，展望本套专用夹具可以参考数控铣刀锁刀原理，可以在本套夹具加工加入内圈，通过不同圆弧内圈来装夹不同圆弧成型毛坯，功能就能像数控铣刀锁刀的弹簧夹头一样，应用范围更广阔。
6 结语
中国象棋工艺品夹具的设计是根据其圆弧结构特点和机床加工实际条件的限制而设计，是本人实际的加工过程中遇到的问题，不断完善的结果。实践证明：夹具二次装夹定位准确，只要一次对刀，便可以重复调用程序来加工，在加工中使用该夹具，使加工质量，加工效率太太提高。适合批量加工成型毛坯象棋工艺品。
参考文献
[1] 毛谦德，李振清.袖珍机械设计手册.2版[M].机械工业出版社，2001.
[2] 肖继德，陈宁平.机床夹具设计[M].机械工业出版社，2004.