減少裝夾次數、提高生產效率，夾具設計思路

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發表于 2022-10-19 13:17:36 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

前言

如下圖所示的鑄鋁電動機座殼體，零件材料為 AL6061。該零件的基本形體為異形殼體，是三軸用途的電動機主體，故其正面與底面應垂直和平行且同心度要求很高，并且第3 面(有螺紋面)與上述兩面應有較高的垂直度、同軸度及相互位置尺寸的要求。加工該零件時, 若采用常規虎鉗裝夾的方式，則難以保證上述技術要求及滿足日常生產的效率，多次裝夾也帶來定位誤差和精度。

圖1 鑄鋁電動機座殼體三維圖

針對上述問題，今天機械社區和大家探討一種能夠在加工中心上使用的氣動翻轉夾具設計。這種夾具設計不僅保證了裝夾次數少、勞動強度低、精度誤差損失少、一次裝夾多個、加工精度高、生產效率高,而且能夠滿足質量要求，且操作簡便快捷、效率高、安全。那么，快來一起看看吧~

一、零件工藝分析

分析零件的結構及工藝特點可知，鑄鋁電動機座殼體為異形多面體結構，而且加工面兩兩成 90°關系。在沒有五軸聯動數控加工中心的情況下，對要求高、難度大的鑄鋁電動機座殼體進行了加工工藝分析，確定了加工步驟,并設計了一種氣動翻轉夾具，實現了在三軸聯動數控加工中心上進行加工。

圖2 工序1

工序如下：工序 1，在另一加工中心上采用通用的虎鉗裝夾即可完成加工，并且在加工過程中預加工A、B兩處，作為后期加工的工藝定位銷(這兩處對其產品性能及外觀無影響)；工序2和工序3(見下圖)，在該設計氣動翻轉夾具上同時裝夾完成。

圖3 工序2

二、夾具的工作原理

根據零件的結構特點,按常規加工，在完成工序2和工序3時,需經2次裝夾才能完成，并且還要保證其相鄰各面的位置精度。為此設計了一種能同時加工 4 個零件的氣動翻轉夾具，安裝在加工中心進行加工。

此套夾具主要由底板、活動翻轉工作臺、旋轉支承軸、支承板、V 型導向限位支承塊、翻轉用氣缸和轉向壓緊用氣缸組成。其中，底板固定在機床的T型槽中,活動翻轉工作臺通過軸承與旋轉支承軸連接，然后與支承板一起安裝在底板上，通過翻轉用氣缸連接，實現活動翻轉工作臺形成水平狀態或垂直于主軸。轉向壓緊用氣缸安裝于活動工作臺上，對工件起夾緊作用，所有氣缸用氣管分組連接。

三、夾具的工作原理

3.1：V型導向限位支承塊設計

為了確保翻轉工作臺的定位精度,特別設計了左、右2組共4 件V型導向限位支承塊件，其不但能夠實現雙向定位水平狀態及垂直狀態的位置限制，還可以起到輔助支承力的作用,提高其活動翻轉工作臺的剛度，并對翻轉用氣缸起到行程限位的作用；同時還可進行實際加工過程中的精度調校，因為活動翻轉工作臺在實際使用過程中可能會隨著受力時間的原因而產生微量的變形。

圖4 V型導向顯位支撐塊

3.2：翻轉用氣缸設計

將翻轉用氣缸運動設計在活動翻轉工作臺的中心下部，其作用是除了均衡推力外，還可以作為附加的支承，更好地保持活動翻轉工作臺的剛度，同時節省工作空間及收縮不必要的加工避空。

圖5 翻轉用氣缸位置圖

3.3：轉向壓緊氣缸設計

零件采用一面兩銷定位裝夾在活動翻轉工作臺上，并通過轉向壓緊氣缸一次同時完成4個工件的夾緊。在夾具設計中運用轉向壓緊氣缸壓緊工件，能夠更好地節省夾緊時的占用空間,提高裝夾更換工件的效率，更主要的是可以對其夾持力進行細微的調整，不至于壓壞工件或者使工件變形。裝拆工件時，上、下2面共10個轉向壓緊氣缸同時將壓塊提升或下壓，這樣就有取件的空間，壓塊大致位于工件的對稱面，均衡下壓力，從而達到夾緊的效果。轉向壓緊氣缸壓緊前、后狀態如下圖所示。

圖6 轉向壓緊氣缸前、后狀態

四、夾具的使用

在夾具翻轉用氣缸推出時,轉向壓緊氣缸打開, 將零件通過一面兩銷定位裝夾，轉向壓緊氣缸閉合后壓緊工件，翻轉用氣缸保持推出狀態，這時工件背部的V型導向限位支承塊是完全貼合的，啟動CNC 進行此面加工,夾具在工序2的狀態如下圖所示。

圖7 夾具在工序 2 的狀態

加工完上述面后，轉向壓緊氣缸壓緊的動作保持不動，翻轉用氣缸收縮，令活動翻轉工作臺作 90°翻轉，通過工件側面的 V 型導向限位支承塊作用，從而保證其垂直度及旋轉前后的位移誤差，這樣就實現了1次裝夾加工2道工序，從而高效率與最大化地降低了精度損失。夾具在工序3的狀態如圖下所示。

圖8 夾具在工序 3 的狀態

上述工件的加工均采用成型刀一次性加工完成。因為零件本身是鋁鑄件殼體,其壁薄、異型，加工余量少，且有圓度等要求，若采用行走軌跡進行圓加工，會產生加工中變形及成品橢圓；而采用成型刀是通過軸心旋轉加工，獲得的圓尺寸會比走軌跡的更圓，而且可使加工更快捷,加工殼體圓上各點受力均衡，從而保證加工精度與生產效率。

結語

在數控加工中氣動夾具已經成為一種很廣泛的裝夾方式，正被越來越多地運用到實際的鑄件加工中去，更由于它制造比較方便,裝夾快捷，更適合大批量的零件加工，因此要大力發展氣動夾具，通過氣動夾具來更好地配合CNC的加工，則能更好地提高生產效率與加工精度。