一种适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具的制作方法

本实用新型属于工装治具的技术领域，具体涉及一种适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具。

背景技术：

精密小型零件的电火花加工工序，具有两个显著的工序特点，导致机床有效放电时间与开机时间占比普遍偏低，这两个特点分别是：

1.零件在工作平台上的装夹和设定缺乏通用性高的工装治具。目前电火花工序加工的装夹设定方式，普遍采用在工作台面上设简单顶块并配合粘胶水的方式进行设定，设定效率低。

2.放电加工是通过放电腐蚀的非切削加工，对于高精度的零件通常需要多次试加工才能成功，因此完成一个零件的加工需要多次装夹设定。

其中，精密小型零件是指外形尺寸小于30x30毫米左右，零件高度在30-50毫米左右的零件，这类零件在精密模具的型腔镶件中的占比较高，通常在一套型腔零件的60-80％左右；行业电火花工序的有效放电时间(真正对零件进行放电腐蚀的时间)与开机时间占比通常只有50％左右，改善提升空间大。一方面装夹设定比较频繁，一方面又缺乏专用装夹治具，导致机床有效利用率低。

目前解决这类问题的行业技术主要有两大类：一类是通过在线检测设备实现零件在式加工过程中，不用将零件拆离机床就能测量其加工尺寸，从而减小装夹和设定的次数；一类是专业厂商提供的专用装夹设备。这两类设备存在的主要局限在于两方面：一是受制于检测探针的尺寸和通常只能单件装夹设定，这两类技术主要适用于中大型的零件；一是硬件投入成本高，后期使用维护成本也高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具，其包括安装于电火花机床电磁工作台面上的快速定位单元、锁紧单元、装夹模块和锁紧调整块；通过锁紧调整块和锁紧单元将加工零件装夹在装夹模块上；装夹模块设置于快速定位单元上。

进一步地，快速定位单元包括快速定位板，快速定位板上设有三组定位键，定位键通过锁紧螺丝固定到快速定位板上一次加工成型的定位槽中。

进一步地，快速定位板的材质为导磁体材料。

进一步地，锁紧单元固定于装夹模块基座上，锁紧单元包括定位锁止基座、锁止块和锁止旋钮；锁止块容置于定位锁止基座内，锁止块内设有锁止凸轮，锁止凸轮套设于驱动轴上，并通过驱动轴与锁止旋钮连接。

进一步地，锁止块通过锁止旋钮驱动锁止凸轮向前运动0-3.5mm，用于快速锁止加工零件。

进一步地，装夹模块包括装夹模块基座，装夹模块基座底部的无功能区域的实心部分进行掏空，并密封掏空的开口处。

进一步地，一个装夹模块装夹6件工加工件，快速定位单元上安装3个装夹模块。

进一步地，锁紧调整块固定于锁紧单元与加工零件之间，锁紧调整块和锁紧单元配合用于固定夹持加工零件。

本实用新型提供的适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具，具有以下有益效果：

本实用新型结构简单、构思巧妙、实用性强，能有效的提高电火花机床的有效利用率，进而实现加工效率的提升和加工成本的降低。

本实用新型具有良好的通用性，通过检测其系统精度≤2um，重复定位精度≤1um，适合与精密模具模仁部分60-80％的镶件加工，因此不管是企业内部，还是行业之间都具有良好的推广和商用价值。

通过机内设定转化为机外设定，多片工件的一次性设定，去除重复设定加工坐标原点等方式，有效降低工件的设定辅助时间，机床有效利用率从50％提高到70％-80％，仅该项能提高生产产出20％-30％，对于具有一定生产规模的电火花加工车间，具有良好的经济效益。

通过从加工准备时将多片治具设定到装夹模块上，直到完成加工检测并判断合格，才将工件卸下，提高了加工过程中加工设备与检测设备之间切换的效率，同时提高了重复设定进度，降低了设定工作对操作员技能水平的依赖，质量成本能降低5％-10％。

附图说明

图1为适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具的总体结构图。

图2为装夹模块正面图。

图3为装夹模块反面图。

图4为锁紧单元结构图。

图5为锁紧单元原理图。

图6为快速定位单元结构图。

其中，1、电火花机床电磁工作台面；2、快速定位单元；3、锁紧单元；4、装夹模块；5、加工零件；6、锁紧调整块；7、装夹模块基座；8、锁紧螺丝；9、轻量化结构；10、定位锁止基座；11、锁止块；12、锁止旋钮；13、驱动轴；14、锁止凸轮；15、限位销；17、快速定位板；18、定位键；19、锁紧螺丝。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的适用于精密小型零件电火花加工的装夹治具，包括安装于电火花机床电磁工作台面1上的快速定位单元2、锁紧单元3、装夹模块4和锁紧调整块6。

通过锁紧调整块6和锁紧单元3将加工零件5装夹在装夹模块4上；装夹模块4设置于快速定位单元2上。

以下将对上述各个模块进行详细说明。

装夹模块4，用于将零件快速设定到机床上，并在试加工、机外检测、调整返修工步将进行周转和快速定位，无需将工件卸下，以实现节省设定时间和提高加工重复定位精度和质量稳定性的目的。

参考图2，装夹模块4包括装夹模块基座7，装夹模块4可以将多片相同或不相同的小型零件一次设定在装夹治具上，然后在后续加工时进行的多次设定中将这些零件作为整体进行操作，快速的定位到机床坐标和机外检测设备的坐标中，从而大幅缩短单次设定时间和多工步间已转所需的辅助时间。

参考图3，在装夹模块基座7上开设锥形定位槽，该槽通过超高精度研磨加工，重复定位精度≤1um；锁紧螺丝8将锁紧单元3与夹模块基座固定到一起，形成装夹模块4整体。为了方便操作人员使用装夹治具，对装夹模块4进行设计，包括：一是轻量化结构9，通过对装夹模块基座7无功能区域的实心部分做充分的掏空处理，让整个装夹模块4的总量仅为实心总量的50％，重总量控制在0.75kg内，方便拿取；二是，考虑到装夹治具的工作环境为电火花加工的电解质油中，从中拿出时需要能快速将油去除干净，因此，一方面对轻量化结构9的开口进行了封闭设计，对其它外漏的功能凹槽全部采用斜面设计，避免死角储油，难以清理。

参考图4，锁紧单元3用于锁紧零件，由于其锁止形成设计为3.5mm，使用时需要合理选用配套的锁紧调整块6，以适应不同外形尺寸的零件装夹。

锁紧单元3固定于装夹模块基座7上，锁紧单元3包括定位锁止基座10、锁止块11和锁止旋钮12；锁止块11容置于定位锁止基座10内，锁止块11内设有锁止凸轮14，锁止凸轮14套设于驱动轴13上，并通过驱动轴13与锁止旋钮12连接。

锁紧单元3包括定位锁止基座10、锁止块11、锁止旋钮12、驱动轴13、锁止凸轮14和限位销15。锁紧单元3通过锁紧模块基座上的定位槽固定到基座上，一方面对加工零件5起锁紧作用；一方面是作为装夹零件x方向的定位基准。

定位锁紧块因为是x方向的定位基准，具有≤1um的研磨精度。同时对所有锐变、尖角进行了倒圆处理，避免在使用过程中划伤操作人员。锁止块11通过锁止旋钮12驱动的锁止凸轮14向前运动0-3.5mm的距离，用于快速锁止所需加工零件5。

参考图5，锁紧块通过固定在驱动轴13上的锁止凸轮14进行驱动，向前移动，锁紧所需加工零件5。为放置锁紧块掉落，采用限位销15钉对其进行限位。该锁紧机构采用凸轮驱动，而未采用自制工装夹具常用的螺纹锁止或驱动形式，主要是充分考虑了放电加工切削力小，同时最大化操作效率两方面的因素。

快速定位单元2，用于通过一次性固定在机床工作台面上，与机床的连接为专用胶水粘结，不用其它辅助设备，必要时可以随时拆下。

快速定位单元2包括快速定位板17，快速定位板17上设有三组定位键18，定位键18通过锁紧螺丝8固定到快速定位板17上一次加工成型的定位槽中。

参考图6，快速定位单元2被固定到电火花机床的电磁工作台面上，作为将装夹模块4快速设定到机床坐标中的载体。

快速定位板17采用导磁体材料制作而成，能有效传递工作台面的电磁对装夹模块4进行快速吸紧。快速定位板17上设有三组定位键18，可以同时装夹3组定位模块，模组定位模块上有6个工位，因此最多一次可以对18件零件进行装夹定位。每组定位键18包含2个分布与快速定位板17两端的y向定位和1个处于中间位置的x向定位。每组定位键18形成的局域坐标与机床的全局坐标已建立关联并预设到加工程序中，只要在加工程序中选择使用的工位编号，系统就能自动读取其坐标。定位键18通过锁紧螺丝19固定到快速定位板17上一次加工成型的9个定位槽中，其定位面具有斜度，在装配到快速固定板上后再进行最后的高精度研磨，整体精度≤1um。

本方案的工作原理为：

将快速定位单元2放置于电火花机床电磁工作台面1上，然后使用千分表将其与机床校正，并用专用胶水与电火花机床电磁台面粘牢，后期使用中不再取下。

接着，将加工零件5通过锁紧调整块6和锁紧单元3装夹在装夹模块4上。零件装夹时，先将加工零件5放置于装夹模块4的基准角，然后选择合适的调锁紧块以满足所需锁紧行程≤3mm，然后旋转锁紧单元3的锁止旋钮12初步固定但不锁死零件，利用千分表将零件进行校正，然后再旋转锁止旋钮12将加工零件5夹持于锁紧调整块6和锁紧单元3之间，即将其锁死。零件被装夹固定到装夹模块4上后不再拆下，直到加工完成并检验合格后再拆下。

最后，将装夹设定好的装夹模块4放到快速定位单元2上，通过x/y两个方向设置的定位键18进行快速定位，设定好后旋转电火花机床电磁工作台面1的电磁开关，通过快速定位板17的导磁作用吸紧装夹模块4，完成装夹设定。

本实用新型相对于传统技术，具有如下突出的特征：

本实用新型将机内设定转化为机外设定，减少机内设定时，减少对机床开机时间的占用和浪费。电火花工件的加工设定普遍采用将机床停下来，在机内的工作台面上直接进行设定。设定过程中，主要利用简易的顶块、胶水来固定工件，利用千分表对工件进行校正，设定的效率和精度受操作人员的技能水平和熟练程度影响很大。在整个设定期间，机床无法进行放电加工，属于辅助时间。本实用新型允许操作人员在机外提前将需要加工的零件设定到装夹模块4上，但需要切换加工零件5时，在取下刚加工完成的工件时，直接将预先已经设定好的下一组工件放入安装在机内的本专利包含的快速定位座上。通过这种方式，能有效的减少设定工件对机床时间的占用。

本实用新型一次可以装夹设定多片零件，提高放电加工效率。一个装夹设定模块可以装夹6件工件，固定在机床工作台面上的定位板一次可以安装3个装夹设定模块，这样，一次设定最多可以实现6x3＝18件工件的快速设定，则能满足一套模具镶件加工的大多数情形，具有良好的实用性。

装夹过程的快速锁止机构帮助操作员在装夹过程中对零件的固定时间，本实用新型避免了采用通过旋转驱动螺丝来推动锁紧块对零件进行锁紧固定的操作方式，而是采用偏心凸轮机构来推动锁紧块锁紧零件。如果采用驱动螺丝方式，操作员在锁紧与拆卸每个零件时都需要旋转螺丝，需要旋转很多圈才能将完成该动作，效率低；采用凸轮机构，最多只需要旋转半圈锁止机构就能将零件进行快速锁紧，大大提高了使用的便利性。

装夹模块4在放入机内时，通过定位板上的定位特征，能实现快速定位，无需再使用千分表进行打标校正。

每个定模模块都有精准的坐标基准，并通过定位板上的定位基准，与机床建立固定的加工点位坐标。当装有所需加工零件5的装夹模块4放入机内定位板后即可读取预设的加工坐标原点进行加工程序编制，无需再像一般单件设定那样通过碳棒来设定加工坐标原点，能有效的降低加工设定时间。

多片相同的零件将作为一个整体式的单元处理，不管是放电加工，还是试加工完成后，均可整体拆下进行测量，测量完毕后，再整体放入机内进行调试和返修，知道零件加工、检测合格为止才从治具上卸下，提高了加工设备和测量设备之间的设定与转换效率。在采用单件设定方式时，不仅在加工的过程中需要进行单件装夹设定，试加工完成后拆下做检测时需要在测量设备上再进行一次单件的设定，获得测量结果后再返回机床做单件的装夹设定以进行调整加工，效率低，重复定位差。

装夹模块4主体的设计采用了轻量化设计，外棱边全部采用倒圆设计，以提高操作员在使用治具过程的方便性，并能有效避免划伤操作员手。

轻量化设计涉及的孔采用口部封闭设计、操作员握持的凹槽部位采用斜锥面设计，以实现治具从放电油池中取出时快速自动除油，减少治具清洁除油的时间。电火花放电加工需要将工件沉浸在具有导电作用的介质油中，加工结束时，需要将工件、治具上的介质油去除干净，以方便后序处理和避免污染工作区域。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。