10余年夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)：變速箱非標(biāo)方案思路

[復(fù)制鏈接]

一往冇前

電梯直達(dá)

1^#

發(fā)表于 2023-3-13 10:21:23 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

變速箱體加工孔系多，同軸度要求高，跨距大，在傳統(tǒng)工藝上加工過(guò)程中需要多次裝夾和更換刀具，在臥式鏜銑加工中心上加工成本高，選用在立式加工中心進(jìn)行加工較為合適。

而針對(duì)這些問(wèn)題，某汽車(chē)廠商向一家?jiàn)A具供應(yīng)商尋求幫助并提出變速箱新品的非標(biāo)要求。

首先是對(duì)加工零件進(jìn)行了加工工藝分析：

圖1 變速箱體結(jié)構(gòu)

變速箱體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

長(zhǎng)寬高約：425mm×210mm×105mm

材料：HT200

硬度：190HBS

箱體兩側(cè)面有四組軸承孔：2-ϕ80J7、2-ϕ47J7、ϕ52J7、3-ϕ40J7

孔口周?chē)植加卸鄠€(gè)大小不一的光孔和螺孔:3-ϕ10、4-ϕ14、4-M10-6H、12-M6-6H

軸承孔和底面的表面粗糙度：Ra1.6

零件兩側(cè)面凸臺(tái)位置和螺孔：Ra6.3

其余面為鑄件面。

B公司分析得出:零件的加工精度要求較高，一組軸承孔之間的跨距較大，而且存在同一軸線上的孔徑大小不一的情況。立式加工中心由于受到刀具和Z向行程的限制，兩面的孔必須翻面才能完成加工。為了能保證其同軸度，根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，工藝要求統(tǒng)一以三面定位裝夾，以尺寸100的軸線為翻轉(zhuǎn)軸線，對(duì)工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)加工。在此工序之前，其上各三個(gè)基準(zhǔn)表面已經(jīng)精銑完成。

非標(biāo)要求NO.1：棄用在臥式鏜銑加工中心加工的傳統(tǒng)工藝，選用在立式加工中心上加工工件。

非標(biāo)對(duì)策：根據(jù)對(duì)零件結(jié)構(gòu)尺寸要求及加工工藝的要求，研究設(shè)計(jì)一種在立式加工中心上加工變速箱的專(zhuān)用夾具。

非標(biāo)要求NO.2：零件加工時(shí)每加工一個(gè)面，就要重新?lián)Q夾，這樣無(wú)疑是延長(zhǎng)機(jī)床停機(jī)時(shí)間和增加工人操作難度。

非標(biāo)對(duì)策：常用的立式加工中心一般可實(shí)現(xiàn)三軸三聯(lián)動(dòng),軸線方向不能旋轉(zhuǎn),零件一次裝夾卻不能完成上下兩底面和各側(cè)面孔的加工，可以給夾具增加旋轉(zhuǎn)裝置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾就能完成多個(gè)面的加工。

非標(biāo)要求NO.3：那旋轉(zhuǎn)裝置通過(guò)什么去實(shí)現(xiàn)，每個(gè)面的加工定位精度又怎么去保證？

非標(biāo)對(duì)策：旋轉(zhuǎn)裝置需要設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)來(lái)配合完成，加工定位精度要求在夾具設(shè)計(jì)定位裝置的時(shí)候就需要考慮進(jìn)去了。

接下來(lái)具體地介紹此次變速箱體專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)方案。

夾具設(shè)計(jì)方案1. 定位與裝夾

(1)定位方式的選擇

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及加工工藝,設(shè)計(jì)采用平面定位,以?shī)A具體上的3個(gè)支撐板和1個(gè)支撐釘,在夾具體上對(duì)變速箱實(shí)現(xiàn)完全定位。

(2)夾緊方式的選擇

采用雙液壓缸進(jìn)行夾緊,裝夾快速平穩(wěn),大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求。

2. 夾具的工位旋轉(zhuǎn)

由于三軸聯(lián)動(dòng)的立式加工中心工作臺(tái)和Z軸方向不能旋轉(zhuǎn),工件不能一次裝夾加工完兩面的孔系,需要旋轉(zhuǎn)180°才能完成另一面孔系的加工。

夾具增加旋轉(zhuǎn)裝置,旋轉(zhuǎn)軸的中心與工件尺寸100的軸線所在的水平面重合,采用擺動(dòng)液壓缸進(jìn)行旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度快而穩(wěn),旋轉(zhuǎn)角度精準(zhǔn)。

3. 夾具的工作和結(jié)構(gòu)原理

該夾具的機(jī)械部分主要由底座、定位裝置、夾緊裝置、旋轉(zhuǎn)裝置等部分組成。

底座是承裝各部件、與機(jī)床連接的重要部件,夾具調(diào)整好后通過(guò)機(jī)床T型槽上的螺釘把底座固定在機(jī)床工作臺(tái)上。

定位裝置由夾具體、定位塊和定位釘組成,如圖2所示,定位塊和定位釘安裝在夾具體上,底面定位塊4、6和側(cè)面定位塊14、定位釘7限制了工件的六個(gè)自由度,對(duì)工件進(jìn)行完全定位。

1. 底座 2.夾具體 3.旋轉(zhuǎn)連接盤(pán) 4.定位塊 5.工件 6.定位塊 7.定位釘 8.旋轉(zhuǎn)連接盤(pán) 9.油缸連接盤(pán) 10.擺動(dòng)液壓缸 11.油缸底座 12.夾緊油缸 13.夾緊油缸 14.定位塊 15.吊環(huán)

圖2 夾具結(jié)構(gòu)裝配圖

夾緊裝置由兩個(gè)安裝在夾具體上的轉(zhuǎn)角油缸組成,夾持速度快,定位準(zhǔn),可對(duì)工件快速裝夾、快速打開(kāi)。轉(zhuǎn)角油缸自帶壓板,可以直接對(duì)工件進(jìn)行夾緊和松開(kāi),因此夾具不需要另設(shè)夾緊元件,油缸壓板可以設(shè)定任意角度的旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度大小的設(shè)定只要與工件夾緊和工件裝卸時(shí)不發(fā)生干涉即可。

旋轉(zhuǎn)裝置是該夾具的核心部分,其主要作用是工件加工完一面后對(duì)夾具體進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn)以便對(duì)工件另一面的加工。

如圖2所示,夾具體通過(guò)兩端的旋轉(zhuǎn)連接盤(pán)與底座的兩個(gè)立柱連接,再通過(guò)油缸連接盤(pán)與擺動(dòng)液壓缸相連,擺動(dòng)液壓缸的動(dòng)作由液壓系統(tǒng)控制。

4. 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

夾具的夾緊方式和工位旋轉(zhuǎn)均采用液壓傳動(dòng)控制。如圖3所示為該液壓控制系統(tǒng)的原理圖。工作時(shí),電機(jī)帶動(dòng)油泵回轉(zhuǎn),液壓油從油箱1經(jīng)過(guò)吸油過(guò)濾器6進(jìn)入回路中,二位四通電磁換向閥11通電,壓力油經(jīng)過(guò)電磁換向閥11進(jìn)入液壓缸14和15的有桿腔,夾緊工件。

圖3 液壓控制系統(tǒng)的原理圖

這時(shí)機(jī)床可以對(duì)工件進(jìn)行一面的加工,加工完一面后,三位四通電磁換向閥5中YV2通電,壓力油進(jìn)入擺動(dòng)液壓缸2,液壓缸帶動(dòng)夾具體使工件順時(shí)針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)到180°時(shí)碰到限位開(kāi)關(guān),YV2 斷電,液壓缸停止旋轉(zhuǎn),系統(tǒng)保壓,機(jī)床開(kāi)始加工工件另一面。

當(dāng)工件加工完畢后,電磁換向閥5中YV3通電,工件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°,旋轉(zhuǎn)到位后碰到限位開(kāi)關(guān),YV3 斷電,工件復(fù)位,液壓系統(tǒng)保壓。

此時(shí),二位四通電磁換向閥11斷電,壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸11的無(wú)桿腔,松開(kāi)工件。

最后，設(shè)計(jì)出的夾具不僅滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)需要,還能減少了大量的加工輔助時(shí)間,提高了生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益,更重要的是彌補(bǔ)了三軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心各軸不能旋轉(zhuǎn)的不足,具有很高的實(shí)用價(jià)值。