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摘 要：本文从瓶盖模牙板夹具的研制入手，介绍了较为简捷高效的瓶盖模牙板加工方法，操作方便，不用花时间找正，能一次装夹车出一整套牙板，加工效率高。
关键词：瓶盖模牙板夹具 不用找正 提高效率 保证精度
正规饮品、药品、调味品企业为了防止其他不法厂家使用原厂塑料瓶，通常将瓶盖边缘制作成与瓶盖主体只有点状连接的防伪扭断环，这样用户凭瓶盖是否完好就可轻易判断产品真伪。
笔者学校校企合作企业宏长实业公司所承接的出口运动饮料瓶盖（如图1）模具订单就有这种防伪要求。而要生产出这种防伪扭断环，在瓶盖模中就要设计制作两块能拼合成一个圆孔的镶件（实物如图2），两块镶件在瓶盖模具厂的名称叫“牙板”，因为它与型芯的碰边要在火花机上打牙孔。
图1
图2
一、牙板传统加工方法的弊端
牙板在合模时要互相拼合又要与型芯碰合，受合模力的作用它会慢慢损坏，是模具中的易损件，并且一套瓶盖模具同时生产多个瓶盖，要用到多个牙板，所以牙板是批量加工的。笔者学校开始曾经尝试在数控铣床上加工牙板孔，但由于数控铣床具有高转速、小背吃刀量的加工特点，造成加工效率很低；且数控铣床工作台旋转的离心力造成孔的圆度误差，特别是在过象限部位圆度误差较大，很难满足牙板的圆度要求；另外，用数控铣床加工，刀痕明显，难以达到粗糙度要求。
后来转为在数控车床上加工牙板孔。牙板外形是方形，以往企业不用专用夹具，而是直接把材料夹在四爪卡盘上，把牙板镶件一件一件车出来。但是在四爪卡盘上加工，每次装夹都要花大量的时间去找正，效率低，而且在四爪卡盘上仍不能满足牙板粗糙度、尺寸精度尤其是圆度的要求。
二、设计思路
针对传统加工方法的弊端，笔者为图2所示牙板研制了一套专用夹具，以改善在四爪卡盘上加工的弊端。
1.要求
专用夹具必须具备夹具体、定位元件、夹紧装置三个基本要素。
2.作用
专用夹具在生产中应起着以下重要作用：提高劳动生产率；保证工件的加工精度，稳定工件的加工质量；改善工人劳动条件，降低对操作工人的技术等级要求；降低工件的制造成本。
而车床上的专用夹具除了应达到以上条件外，还应满足以下要求。
一是夹具上定位装置的结构和布置必须保证工件被加工表面轴线与车床主轴轴线重合。二是夹紧装置应产生足够的夹紧力。车床夹具多安装在主轴上，工作时随主轴一起旋转产生较大离心力，因此夹紧装置应保证夹紧元件不松脱。三是结构要紧凑，悬伸长度要短。夹具的悬伸长度L与轮廓直径D之比应控制如下：直径小于150mm的夹具，L/D≤2.5；直径在150mm～300mm之间的夹具，
L/D≤0.9；直径大于300mm的夹具，L/D≤0.6。四是夹具应基本平衡。必要时应设置平衡块或加工减重孔来达到夹具的基本平衡，以减少振动和主軸轴承的磨损。五是夹具体应制成圆形。车床夹具的夹具体应设计成圆形，夹具上（包括工件）的各个元件不应伸出夹具体的圆形轮廓之外，以免工作时碰伤操作者。
3.重点
针对牙板，主要从以下两点着手。
（1）左右两块镶件合起来正好是一个孔。在数控车床上加工一个圆孔比加工半圆孔效率更高、精度更高。装夹夹具应该把左右两块镶件合在一起加工，保证配合精度要求，满足产品使用要求。
（2）该牙板尺寸为70mm×70mm，夹具尺寸不算大，重量不算大，夹具的一端可设计成圆柱，能直接用三爪进行装夹。牙板材料能在夹具上快速定位夹紧，不用拖表找正。
三、夹具的结构
夹具体外形部分设计成一小一大两个圆柱（见图3）。小圆柱部分就是被三爪直接夹持的部分；大圆柱端面有方形型腔，就是用于定位摆放牙板坯料，方形型腔底下的圆形盲孔作为加工时的避空孔，让刀具穿过牙板坯料加工通孔。大圆柱外圆上还开一缺口，有两个螺栓加一个垫块，可以推动牙板坯料落位并限制工件的一个径向自由度。方形型腔四角有四个孔，是方便装卸牙板用的工艺孔。另有一个圆形端盖（见图4）作为夹紧元件，等牙板坯料定好位后，用螺栓上紧圆形端盖将牙板坯料压紧，防止加工过程中受切削力影响移位、飞出。
图3
图4
四、夹具的技术要求与加工方案
牙板部分作为塑料瓶盖成型的重点、难点部分，要保证防伪扭断环与瓶盖主体部分的同轴度要求，即保证成型后的塑料瓶盖防伪环部位与瓶盖主体的点状连接可靠，拧开瓶盖时又能轻易分离，满足防伪的使用要求。那么，夹具中定位牙板的部位，即方形型腔的精度和小圆柱圆度都要保证在0.01mm以内。夹具体的圆柱外形用数控车床精车出，可保证0.01mm圆度精度；方形型腔包括避空盲孔和缺口部位利用数控铣铣出，数控铣加工也能保证其方形型腔0.01mm精度要求。
五、定位装夹与加工
35mm×70mm的s136不锈钢材料，六个平面都在数控铣床加工后，表面粗糙度达Ra1.6和尺寸精度达±0.01mm，同时在数控铣床上粗加工孔，单边留5mm余量。将两块拼合的牙板坯料横放轻压入夹具方形型腔中，收紧两个螺栓将两块牙板坯料推压到位并压紧，牙板坯料比方形型腔高出0.5mm。然后合上夹紧压盖，用螺栓上紧，再将夹具小圆柱放在三爪卡盘上，夹具体台阶作轴向定位，上紧卡爪，不用百分表找正。对刀则用内孔刀试切对刀，使用的刀具是涂层硬质合金刀具。考虑到材料是s136不锈钢，韧性比较大，加工分粗车、半精车和精车，转速和进给量粗车取S200、F0.13，半精车取S350、F0.12，精车取S380、F0.08。
六、使用效果
经过实际使用检验，本夹具具有三大优点：一是结构简单，制造和安装方便；二是工人使用操作方便，不用花时间找正；三是瓶盖生产质量稳定，瓶盖生产厂正常使用周期内，产品合格率98%以上。
关键词：瓶盖模牙板夹具 不用找正 提高效率 保证精度
正规饮品、药品、调味品企业为了防止其他不法厂家使用原厂塑料瓶，通常将瓶盖边缘制作成与瓶盖主体只有点状连接的防伪扭断环，这样用户凭瓶盖是否完好就可轻易判断产品真伪。
笔者学校校企合作企业宏长实业公司所承接的出口运动饮料瓶盖（如图1）模具订单就有这种防伪要求。而要生产出这种防伪扭断环，在瓶盖模中就要设计制作两块能拼合成一个圆孔的镶件（实物如图2），两块镶件在瓶盖模具厂的名称叫“牙板”，因为它与型芯的碰边要在火花机上打牙孔。
图1
图2
一、牙板传统加工方法的弊端
牙板在合模时要互相拼合又要与型芯碰合，受合模力的作用它会慢慢损坏，是模具中的易损件，并且一套瓶盖模具同时生产多个瓶盖，要用到多个牙板，所以牙板是批量加工的。笔者学校开始曾经尝试在数控铣床上加工牙板孔，但由于数控铣床具有高转速、小背吃刀量的加工特点，造成加工效率很低；且数控铣床工作台旋转的离心力造成孔的圆度误差，特别是在过象限部位圆度误差较大，很难满足牙板的圆度要求；另外，用数控铣床加工，刀痕明显，难以达到粗糙度要求。
后来转为在数控车床上加工牙板孔。牙板外形是方形，以往企业不用专用夹具，而是直接把材料夹在四爪卡盘上，把牙板镶件一件一件车出来。但是在四爪卡盘上加工，每次装夹都要花大量的时间去找正，效率低，而且在四爪卡盘上仍不能满足牙板粗糙度、尺寸精度尤其是圆度的要求。
二、设计思路
针对传统加工方法的弊端，笔者为图2所示牙板研制了一套专用夹具，以改善在四爪卡盘上加工的弊端。
1.要求
专用夹具必须具备夹具体、定位元件、夹紧装置三个基本要素。
2.作用
专用夹具在生产中应起着以下重要作用：提高劳动生产率；保证工件的加工精度，稳定工件的加工质量；改善工人劳动条件，降低对操作工人的技术等级要求；降低工件的制造成本。
而车床上的专用夹具除了应达到以上条件外，还应满足以下要求。
一是夹具上定位装置的结构和布置必须保证工件被加工表面轴线与车床主轴轴线重合。二是夹紧装置应产生足够的夹紧力。车床夹具多安装在主轴上，工作时随主轴一起旋转产生较大离心力，因此夹紧装置应保证夹紧元件不松脱。三是结构要紧凑，悬伸长度要短。夹具的悬伸长度L与轮廓直径D之比应控制如下：直径小于150mm的夹具，L/D≤2.5；直径在150mm～300mm之间的夹具，
L/D≤0.9；直径大于300mm的夹具，L/D≤0.6。四是夹具应基本平衡。必要时应设置平衡块或加工减重孔来达到夹具的基本平衡，以减少振动和主軸轴承的磨损。五是夹具体应制成圆形。车床夹具的夹具体应设计成圆形，夹具上（包括工件）的各个元件不应伸出夹具体的圆形轮廓之外，以免工作时碰伤操作者。
3.重点
针对牙板，主要从以下两点着手。
（1）左右两块镶件合起来正好是一个孔。在数控车床上加工一个圆孔比加工半圆孔效率更高、精度更高。装夹夹具应该把左右两块镶件合在一起加工，保证配合精度要求，满足产品使用要求。
（2）该牙板尺寸为70mm×70mm，夹具尺寸不算大，重量不算大，夹具的一端可设计成圆柱，能直接用三爪进行装夹。牙板材料能在夹具上快速定位夹紧，不用拖表找正。
三、夹具的结构
夹具体外形部分设计成一小一大两个圆柱（见图3）。小圆柱部分就是被三爪直接夹持的部分；大圆柱端面有方形型腔，就是用于定位摆放牙板坯料，方形型腔底下的圆形盲孔作为加工时的避空孔，让刀具穿过牙板坯料加工通孔。大圆柱外圆上还开一缺口，有两个螺栓加一个垫块，可以推动牙板坯料落位并限制工件的一个径向自由度。方形型腔四角有四个孔，是方便装卸牙板用的工艺孔。另有一个圆形端盖（见图4）作为夹紧元件，等牙板坯料定好位后，用螺栓上紧圆形端盖将牙板坯料压紧，防止加工过程中受切削力影响移位、飞出。
图3
图4
四、夹具的技术要求与加工方案
牙板部分作为塑料瓶盖成型的重点、难点部分，要保证防伪扭断环与瓶盖主体部分的同轴度要求，即保证成型后的塑料瓶盖防伪环部位与瓶盖主体的点状连接可靠，拧开瓶盖时又能轻易分离，满足防伪的使用要求。那么，夹具中定位牙板的部位，即方形型腔的精度和小圆柱圆度都要保证在0.01mm以内。夹具体的圆柱外形用数控车床精车出，可保证0.01mm圆度精度；方形型腔包括避空盲孔和缺口部位利用数控铣铣出，数控铣加工也能保证其方形型腔0.01mm精度要求。
五、定位装夹与加工
35mm×70mm的s136不锈钢材料，六个平面都在数控铣床加工后，表面粗糙度达Ra1.6和尺寸精度达±0.01mm，同时在数控铣床上粗加工孔，单边留5mm余量。将两块拼合的牙板坯料横放轻压入夹具方形型腔中，收紧两个螺栓将两块牙板坯料推压到位并压紧，牙板坯料比方形型腔高出0.5mm。然后合上夹紧压盖，用螺栓上紧，再将夹具小圆柱放在三爪卡盘上，夹具体台阶作轴向定位，上紧卡爪，不用百分表找正。对刀则用内孔刀试切对刀，使用的刀具是涂层硬质合金刀具。考虑到材料是s136不锈钢，韧性比较大，加工分粗车、半精车和精车，转速和进给量粗车取S200、F0.13，半精车取S350、F0.12，精车取S380、F0.08。
六、使用效果
经过实际使用检验，本夹具具有三大优点：一是结构简单，制造和安装方便；二是工人使用操作方便，不用花时间找正；三是瓶盖生产质量稳定，瓶盖生产厂正常使用周期内，产品合格率98%以上。