數(shù)控加工氣缸體組件夾具設(shè)計(jì)
在機(jī)械制造業(yè)、金屬切削批量生產(chǎn)中，精工加工中心夾具的主 要作用是保證加工精度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床加工范圍，保證 生產(chǎn)安全，降低對工人的技術(shù)要求和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，機(jī)械 工裝夾具的設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造業(yè)中起到舉足輕重的地位。文章介紹了氣缸體組件加工中心第四軸夾具的設(shè)計(jì)過程。對零 件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，制定了零件的加工工藝內(nèi)容。選擇了四軸旋 轉(zhuǎn)工作臺和設(shè)備,確定了定位基準(zhǔn)與夾緊方案，對零件的加工工藝 方案進(jìn)行了具體的分析。使用了三維軟件繪制零件圖，夾具設(shè)計(jì)圖， 夾具零件圖，制作第四軸夾具,并投入生產(chǎn)。i氣缸體組件工藝分析氣缸體組件為整體式氣缸體,其廣泛應(yīng)用于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)。氣 缸體毛坯為鑄件，中心為鑄鐵缸體，外面包裏鑄鋁結(jié)構(gòu)，中間的氣缸 加工精度要求高，兩端面上的孔數(shù)量較多，位置精度要求高，側(cè)面的 孔需要進(jìn)行加工,精度要求較高。主要特點(diǎn)：（1閥體外形輪廓結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，散熱片分布較多；（2氣缸體組件屬空腔體薄壁零件，零件剛 性較差，因此工裝夾具設(shè)計(jì)必須避免零件夾壓后變形，使裝夾受力 點(diǎn)盡量避免放在零件加工孔上方以及易產(chǎn)生變形的部位。夾緊過程 中，不能破壞工件在定位時(shí)所處的正確位置,保證工件在整個(gè)加工 過程中位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動(dòng)小，不超出允許變形，合 理布置夾壓后，要防止裝夾加工過程中發(fā)生震顫和干涉，并保證氣 缸體受力均勻分布。2夾具總體設(shè)計(jì)2.1氣缸體主要加工方法根據(jù)加工工藝要求，裝配工藝設(shè)計(jì)與加工質(zhì)量、效率要求，依據(jù) 基準(zhǔn)先行、先面后孔、先粗后精的原則，先加工主要表面，后加工次 要表面,制定零件主要表面加工方法2.2定位、加緊方案的選擇通過分析CG125氣缸體組件結(jié)構(gòu)特征，在加工中心加工前一 工序,為了加工氣缸體底面，選擇氣缸體毛坯的中心大孔作為粗基 準(zhǔn),把兩端面面進(jìn)行加工，這樣加工過的平面可作為加工中心工序 的精基準(zhǔn),遵循互為基準(zhǔn)、基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。對于夾緊方案分析，為了保證定位基準(zhǔn)位置準(zhǔn)確，采用已加工 的面進(jìn)行平面定位，均勻分布三個(gè)圓頭支撐釘，保證接觸點(diǎn)位置相 對穩(wěn)定,并且使支撐釘距離盡可能大，以防止加工過程中發(fā)生顫動(dòng)， 產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。這樣就把氣缸體Z軸移動(dòng)自由度和X、Y軸兩個(gè)方 向旋轉(zhuǎn)自由度限制住。同時(shí)，利用氣缸體中心鑄鐵缸體的圓柱外形 放入夾具墊板圓孔中進(jìn)行定位，把氣缸體X、Y軸兩個(gè)方向的移動(dòng) 自由度限制。最后，利用彈性六棱錐銷與氣缸體上已加工的工藝定 位孔進(jìn)行配合，把Z軸的旋轉(zhuǎn)自由度限制。通過上述定位方式，氣缸 體組件在夾具上有唯一的位置，而且六個(gè)自由度被完全限制，滿足 了夾具設(shè)計(jì)要求。中心鑄鐵缸體的定位和彈性六棱錐銷的使用，不 僅可以保證氣缸體組件位置正確，還能防止工人錯(cuò)誤的安裝工件， 起到防誤、防呆的作用。對于夾緊方案分析，氣缸體周邊滿布鋁合金扇熱片，而且扇熱 片為不規(guī)則形狀，受力不均衡，所以上下兩端面進(jìn)行壓緊較合理。同 時(shí),根據(jù)夾具的設(shè)計(jì)原則，下端面為支撐平面,產(chǎn)品的夾緊受力方向 在設(shè)置在上端面,下端面圓頭支撐釘均勻受力，減少工件的變形。根 據(jù)機(jī)床工作臺的大小，確定在一套夾具上同時(shí)裝夾兩個(gè)工件，使夾 具結(jié)構(gòu)更緊密,在加工過程中節(jié)省換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。通過對 工件在加工工程中的受力分析，壓緊力須大于刀具對產(chǎn)品的作用 力，確定選用使用廣泛的液壓油缸進(jìn)行壓緊。由于氣缸體組件是從 夾具的上方插入夾具進(jìn)行定位,如果采用普通液壓油缸中間的壓塊 會影響到工件的裝夾，采用液壓轉(zhuǎn)角缸更合理，轉(zhuǎn)角缸在松開過程 中，中心活塞先上升一小段距離，然后在上升過程中轉(zhuǎn)動(dòng)90°,避免 裝夾工件時(shí)造成干涉。基于以上分析，確定選用NHS-50X90。液壓轉(zhuǎn) 角缸加活動(dòng)壓緊塊方式對工件進(jìn)行壓緊。CNC加工中心第四軸就是指的是加工中心精工分度頭,精工分 度頭我們通常稱之為第四軸，它的出現(xiàn)大大的提高了加工中心的加 工效率，減少了成本，很多形狀復(fù)雜的產(chǎn)品在加工的時(shí)候都需要用 到精工分度頭，因?yàn)樗梢酝瓿扇S機(jī)床不能一次性加工完成的任 務(wù)，它通過旋轉(zhuǎn)可以使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)多面的加工，大大提高了加工效率， 減少了裝夾次數(shù)。CNC加工中心添加第四軸的好處:可以使刀具加工的平面更為 廣泛，并且可以減少工件的反復(fù)裝夾，提高工件的整體加工精度，利 于簡化工藝，提高生產(chǎn)效率。縮短生產(chǎn)時(shí)間，所以本產(chǎn)品的夾具設(shè)計(jì) 方案用到配第四軸轉(zhuǎn)臺的加工中心，三軸即XYZ三個(gè)直線移動(dòng)坐 標(biāo)，第四軸為X軸方向上的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，可以使刀具與工件之間產(chǎn) 生角度偏移，即刀軸與工件表面法線成一個(gè)角度。一可以擴(kuò)大加工 的范圍，二可以使切削條件更佳。基于以上論述，上文涉及到的三道工序加工方案均選擇擺在第 四軸轉(zhuǎn)臺橋板上，一次裝夾兩個(gè)工件，同時(shí)加工三個(gè)平面，提高加工 效率。該液壓夾具設(shè)計(jì)既保證了加工零件的位置穩(wěn)定可靠,又避免 夾緊過程中產(chǎn)生不允許的零件變形，操作簡便，工件更換容易，適合 批量生產(chǎn)。2.3夾具三維設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用運(yùn)用三維軟件提供的基于特征實(shí)體的建模功能。 通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽売、特征陣列以及異型孔向?qū)У?操作來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)零件的三維模型設(shè)計(jì),并按其形狀和尺寸分別建立 參數(shù)化模型庫。夾具裝配是夾具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要工藝過程。如果裝配不當(dāng)，即 使是全部合格的零件,往往也不能形成質(zhì)量、壽命合格的夾具。第四 軸夾具裝配的難點(diǎn)，由于第四軸夾具需要在加工中心工作臺上實(shí)現(xiàn) 360。自由旋轉(zhuǎn)，第四軸的旋轉(zhuǎn)中心線相對X軸必須平衡，防止在旋 轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生干涉。而且，本次設(shè)計(jì)的夾具一次同時(shí)裝夾兩個(gè)工件， 橋板部分較長，需要增加尾座進(jìn)行固定與支撐，要求第四軸本體的 中心孔與尾座的中心孔在相同的軸心線上。基于以上分析,把第四 軸本體與尾座安裝在夾具底板上，第四軸本體與底板安裝利用鍵槽 配合，尾座與底板安裝也利用鍵槽配合，底板上的鍵槽通過加工中 心一次加工完成,保證第四軸本體中心線與尾座中心線重合，滿足 設(shè)計(jì)要求。第四軸液壓轉(zhuǎn)臺配合安裝在加工中心上，通過第四軸控 制，使回轉(zhuǎn)臺主軸剎緊和松開,松開后橋板完成任意角度回轉(zhuǎn)分度 或連續(xù)分度運(yùn)動(dòng),分度完成后剎緊主軸，實(shí)現(xiàn)高精度分度工作。2.4夾具制作與投入使用夾具三維模型不能將所有的設(shè)計(jì)參數(shù)表達(dá)清楚，車間制作夾具 需要為三維夾具上每一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)零件繪制工程圖。根據(jù)國家或具體 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對零件工程圖進(jìn)行注解，如形位公差、表面粗糙度、基準(zhǔn) 特征、零件序號等；也可根據(jù)具體加工要求，對零件進(jìn)行注釋或標(biāo) 記，將工程圖表達(dá)清楚。總裝配體中，對零件尺寸公差、垂直度、圓軸 度及技術(shù)要求等做了詳細(xì)標(biāo)記。繪制好的工程圖下發(fā)到車間進(jìn)行制 作，裝配完成并投入使用。3結(jié)束語隨著產(chǎn)品市場的競爭日益激烈，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷復(fù)雜化、產(chǎn)品 質(zhì)量要求不斷提高，生產(chǎn)效率要求不斷提高的前提下，一些傳統(tǒng)的 加工方法，已無法滿足生產(chǎn)的需要。在精工技術(shù)發(fā)展和普及的今天， 采用加工中心，并配以第四軸工裝夾具進(jìn)行生產(chǎn)，從根本上改變了 傳統(tǒng)的加工工藝方法，必將得到更廣泛的應(yīng)用。海天精工相關(guān)產(chǎn)品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機(jī)