金属吊牌数控雕铣加工负压夹具设计及运用

贵金属吊牌是比较普遍的珠宝首饰，绝大部分珠宝首饰加工企业都把该类产品作为主要品类之一。而针对其加工生产，目前却主要以冲压加工为主。这种方式需首先进行起版和制作模具，然后通过冲压设备进行冲裁和落料，加工工艺链较长，导致交货期长，成本不易控制，往往受批量大小影响较大。
近年来CNC雕铣加工技术逐步在珠宝首饰行业内进行推广，加工精度和效率虽然有所提升，但是针对吊牌类产品的加工，其装夹方式还停留在传统的粘结方法，上下料比较费时，同时劳动强度也较大，操作人员的技能水平和熟练程度成为制约因素。因此，为了提升贵金属吊牌CNC加工效率和自动化水平，笔者尝试在该领域引入负压夹具装夹方式，从系统原理、结构设计、应用案例等方面进行探索研究和具体实践。

一、负压夹具系统原理

负压夹具的工作原理是：在负压

的作用下，工件的两个面上形成压差，使工件产生一个向着吸附盘方向的力，利用这个力和工件与吸附盘之间的静摩擦力将工件牢固地夹持在吸附盘上。夹持力的大小由系统的负压（工作真空度）和吸附面积决定。负压夹具一般由真空发生器或真空泵、真空供给阀、真空破坏阀、真空压力表、吸附盘和连接管路组成。根据需要，使用者还可以选用真空开关、抽吸过滤器、节流阀和消音器等辅助器件。负压夹具系统原理如图1 所示。
二、负压夹具结构设计

1. 负压夹具方案
贵金属吊牌类首饰周边轮廓形状各异、厚度薄，一般需要在其表面雕铣加工复杂图案和周边轮廓以及倒角，同时由于材料价值量大，材料去除量较小，不宜在毛坯上设置额外的装卡位。针对吊牌首饰加工工艺特点，结合负压夹具系统原理，负压夹具结构设计需满足如下技术要求：
（1）利用吊牌底面与夹具体平面接触，通过在夹具体腔体上嵌入密封圈，使吊牌和夹具之间形成相对真空，产生负压，将吊牌紧紧地压在夹具体上。
（2）吊牌底面面积一定的情况下，设计相对真空即产生负压的面积尽量大，务必使负压夹具力（吊牌与夹具体之间的摩擦力）大于雕刻和铣削在水平方向的分力。
（3）吊牌表面上的加工图案元素位置精度要求较高时，需要增加定位单元，用于确定吊牌在机床上的准确装夹位置。
（4）夹具体需具有足够的强度与刚度，重量轻，同时设计与机床工作台相匹配的接口，并易于拆卸。
基于上述要求，设计了贵金属吊牌的负压夹具技术方案。该夹具是由夹具体、密封圈、气路系统、T形槽螺母和螺钉等组成。夹具体为铝合金结构件，本体上加工有台阶面、密封件安装沟槽和气路孔，与吊牌组合可形成腔体容积，进而与负压系统相连接，使用时将腔体容积形成负压状态，从而实现负压夹紧吊牌的功能。具体结构如图2所示。

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结束语

（1）贵金属吊牌CNC雕铣加工用负压夹具结构简单、性能可靠，可以满足该类件的装夹，操作方便，上下件快速，辅助时间大大减少，具有加工效率高以及可靠性高的特点。
（2）解决了贵金属吊牌类产品在雕刻和铣削过程中装夹的难题，可以在实际的单机以及自动线中进行推广应用。 □

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