专用治具和快速夹具在高尔夫球头加工装夹中应用

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1、专用治具和快速夹具在高尔夫球头加工装夹中应用　　【摘要】阐述了满足高尔夫球头在数控加工时精密定位治具的计算机辅助设计与制造过程及其操作要点，并介绍了将专用治具与快速夹具结合起来实现快速装夹定位及其在加工中心上实现高效生产的操作过程。专用治具及快速夹具不仅在高尔夫球头这样整体都是复杂曲面零件的数控加工的应用中取得了巨大的经济效益，同时也为类似产品在数控加工时的快速装夹定位提供了有益的借鉴。【关键词】治具快速夹具平面挖槽加工辅助设计死点位置如图1所示的高尔夫球，加工毛坯为铸造件，加工表面余量为1.2～1.3毫米，上表面、底面及其壁为加工部位（参照图7），

2、大批量生产。由于该工件各方向均为曲面无法直接装夹固定，因而考虑使用专用治具进行装夹使工件固定并正确定位；由于工件加工批量很大，所以考虑用快速夹具进行装夹与拆卸；由于该工件加工过程中需4次换刀，为了提高效率在加工中心上进行加工。1零件的装夹工艺分析8由于此工件加工时用于夹持的面都是曲面，通过点接触很难固定，若工件表面与平面夹具接触也不稳固，从产品与模具型腔的关系我们得到启示，可以考虑整体装夹，即选择将产品用治具整体体夹住的方案，此时治具类似于装夹毛坯的“模具”。治具的内表面与产品的主要内表面紧密贴合，装夹十分稳固；治具与产品内表面在高度一致的基础上还留

3、有适当的公差，以满足同一批次或不同批次的不同产品均能顺利装夹稳固。具体的装夹方案如图7所示。图7所示治具还须用虎钳夹住才能加工毛坯，用虎钳将治具夹紧拆装工件时比较费力并不快捷，故此还要使用快速夹具方可提高安装与拆卸的效率，在大批量加工中，安装与拆卸的效率极大的影响着企业的经济效益。2治具的辅助设计与数控编程加工2.1治具的辅助设计2.1.1设计理念参照图1所示的铸造件的数字化产品进行设计，最好在Pro/E或UG中进行设计。在软件中很容易提取到高尔夫球头的外表面或进行布尔运算，从而快速得到治具的内表面。2.1.2用UG设计治具的全过程步骤1：将高尔夫球

4、头电子档数据导入UG，得到如图1所示高尔夫球头的UG电子当数据。8步骤2：治具体积块的制作，利用UGMoldWizard功能制作体积块、体积块各方向超出高尔夫球头30mm，利用UG的实体分割功能，将此体积块修剪至恰当的尺寸，如用45#号钢制作此制具，一方面要考虑治具XY方向超出高尔夫球头要有足够的尺寸以保证治具的夹紧强度，另一方面为了方便治具的加工长宽高在设计时应尽量取整数值。设计好的体积块（尺寸160×68×60毫米）如图2所示。步骤3：利用布尔运算、分割功能、简化操作、曲面修剪等功能将体各积块一步步设计成治具。其中固定瓣的形状较复杂，其形状如图3

5、所示。治具设计要点：①在保证足够限制毛坯自由度的情况下尽量使毛坯内表面较大的曲面与治具内表面相贴合，尽量减少贴合面数量，有效降低加工制作难度，特别能降低人工修配时的难度。②利用UG的实体简化功能及曲面功能等将高尔夫球上所有字迹及一些小曲面特征、小沟槽等简化掉，极大的简化治具内表面曲的复杂程度。③合理设计避空位，不必要接触的内表面设计成避空位，避空位有效降低治具内表复杂程度的同时还降代了加工成本和制作难度，避空位不需进行严格的精加工，避空处修配时也无需研磨修配。2.2治具的数控编程加工及修配研磨以治具固定瓣内表面的数控加工工艺为例8步骤1：如上所述、编

6、制数控加工工艺时需重点进行贴合部位与避空部位的分析，贴合部位是指治具内表面与高尔夫球头外表面紧密贴合的部位，需进行精密加工；由于此高尔夫球头表面有很多小曲面，这些小曲面对于高尔夫球头在治具中的定位并不起决定性作用，为了减少加工制作的难度和编程的复杂程度、可以忽略这些部位或是对这些部位进行放大设计，从而减小治具的加工制作及修配难度。步骤2：确定加工顺序。治具固定瓣需进行双面加工，如图4所示当将治具平放时刀具很容易接触治具上需加工的大部分部位，可以将治具上除凹槽处以外的所有部位进行粗精加工，故应先按图4进行装夹加工，再按图5所示将工件竖直进行装夹，完成对

7、图2所示球头杆凹槽处的粗精加工。由于在治具的角落处留有避空位，角落处很窄很尖很细小处不用完全加工出来，实际精加工正面时用Ф6r3球头刀即可。步骤3：制定数控加工工艺。根据零件的几可外形、尺寸特点、治具材料、区分治具上贴合面与避空位等按照粗精加工分开等原则确定合理的数控加工工艺。步骤4：编程及数控加工。根据拟定好的数控加工工艺，用UG等CAM软件编写刀轨，并将刀轨后处理生成CNC程序，将程序传入机床数控系统即可进行加工，具体的编程后处理及机床操作过程不在此赘述。8步骤5：后期修配研磨。经铸造出来的高尔夫球头个体是有形状误差的，修配研磨时应拿出3个以上高

8、尔夫产品毛坯与治具相配，以确保多数毛坯能快速准确的装入两瓣治具中并能夹紧。修配时应将两瓣治具内表面贴合处分别