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前 言 如下圖所示的鑄鋁電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)主體，故其正面與底面應(yīng)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(yīng)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(shí), 若采用常規(guī)虎鉗裝夾的方式，則難以保證上述技術(shù)要求及滿足日常生產(chǎn)的效率，多次裝夾也帶來定位誤差和精度。
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圖1 鑄鋁電動(dòng)機(jī)座殼體三維圖
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針對(duì)上述問題，今天機(jī)械社區(qū)和大家探討一種能夠在加工中心上使用的氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具設(shè)計(jì)。這種夾具設(shè)計(jì)不僅保證了裝夾次數(shù)少、勞動(dòng)強(qiáng)度低、精度誤差損失少、一次裝夾多個(gè)、加工精度高、生產(chǎn)效率高,而且能夠滿足質(zhì)量要求，且操作簡(jiǎn)便快捷、效率高、安全。那么，快來一起看看吧~ 3 V) N; v- d" T: M- O; {8 J R' L4 l
一、零件工藝分析分析零件的結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)可知，鑄鋁電動(dòng)機(jī)座殼體為異形多面體結(jié)構(gòu)，而且加工面兩兩成 90°關(guān)系。在沒有五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心的情況下，對(duì)要求高、難度大的鑄鋁電動(dòng)機(jī)座殼體進(jìn)行了加工工藝分析，確定了加工步驟,并設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具，實(shí)現(xiàn)了在三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心上進(jìn)行加工。 : O( ?9 @+ T" S& c0 { x# ?2 s& S8 H
圖2 工序1 / G0 X; e" u. k+ r4 g
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(yù)加工A、B兩處，作為后期加工的工藝定位銷(這兩處對(duì)其產(chǎn)品性能及外觀無影響)；工序2和工序3(見下圖)，在該設(shè)計(jì)氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具上同時(shí)裝夾完成。 : N& _" ]& L$ m
圖3 工序2 ; ? S0 S: u# m1 R- c
二、夾具的工作原理
" s/ f+ f3 w3 k1 x根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),按常規(guī)加工，在完成工序2和工序3時(shí),需經(jīng)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(shè)計(jì)了一種能同時(shí)加工 4 個(gè)零件的氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具，安裝在加工中心進(jìn)行加工。
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此套夾具主要由底板、活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)支 承軸、支承板、V 型導(dǎo)向限位支承塊、翻轉(zhuǎn)用氣缸和轉(zhuǎn)向壓緊用氣缸組成。其中，底板固定在機(jī)床的T型槽中,活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)通過軸承與旋轉(zhuǎn)支承軸連接，然后與支承板一起安裝在底板上，通過翻轉(zhuǎn)用氣缸連接，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)形成水平狀態(tài)或垂直于主軸。轉(zhuǎn)向壓緊用氣缸安裝于活動(dòng)工作臺(tái)上，對(duì)工件起夾緊作用，所有氣缸用氣管分組連接。 2 D" N1 z# a" g2 E& O
三、夾具的工作原理% l: r% a: z; v A' ]
3.1：V型導(dǎo)向限位支承塊設(shè)計(jì) 為了確保翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度,特別設(shè)計(jì)了左、右2組共4 件V型導(dǎo)向限位支承塊件，其不但能夠?qū)崿F(xiàn)雙向定位水平狀態(tài)及垂直狀態(tài)的位置限制，還可以起到輔助支承力的作用,提高其活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的剛度，并對(duì)翻轉(zhuǎn)用氣缸起到行程限位的作用；同時(shí)還可進(jìn)行實(shí)際加工過程中的精度調(diào)校，因?yàn)榛顒?dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)在實(shí)際使用過程中可能會(huì)隨著受力時(shí)間的原因而產(chǎn)生微量的變形。 ( t4 P+ v& r; i
圖4 V型導(dǎo)向顯位支撐塊
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3.2：翻轉(zhuǎn)用氣缸設(shè)計(jì) 將翻轉(zhuǎn)用氣缸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)在活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)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(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的剛度，同時(shí)節(jié)省工作空間及收縮不必要的加工避空。
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圖5 翻轉(zhuǎn)用氣缸位置圖
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3.3：轉(zhuǎn)向壓緊氣缸設(shè)計(jì) 零件采用一面兩銷定位裝夾在活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，并通過轉(zhuǎn)向壓緊氣缸一次同時(shí)完成4個(gè)工件的夾緊。在夾具設(shè)計(jì)中運(yùn)用轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊工件，能夠更好地節(jié)省夾緊時(shí)的占用空間,提高裝夾更換工件的效率，更主要的是可以對(duì)其夾持力進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，不至于壓壞工件或者使工件變形。裝拆工件時(shí)，上、下2面共10個(gè)轉(zhuǎn)向壓緊氣缸同時(shí)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(duì)稱面，均衡下壓力，從而達(dá)到夾緊的效果。轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊前、后狀態(tài)如下圖所示。 ! u4 v4 Y3 I% l1 Y- B
圖6 轉(zhuǎn)向壓緊氣缸前、后狀態(tài) 四、夾具的使用在夾具翻轉(zhuǎn)用氣缸推出時(shí),轉(zhuǎn)向壓緊氣缸打開, 將零件通過一面兩銷定位裝夾，轉(zhuǎn)向壓緊氣缸閉合后壓緊工件，翻轉(zhuǎn)用氣缸保持推出狀態(tài)，這時(shí)工件背部的V型導(dǎo)向限位支承塊是完全貼合的，啟動(dòng)CNC 進(jìn)行此面加工,夾具在工序2的狀態(tài)如下圖所示。
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圖7 夾具在工序 2 的狀態(tài)
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加工完上述面后，轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊的動(dòng)作保持不動(dòng)，翻轉(zhuǎn)用氣缸收縮，令活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)作 90°翻轉(zhuǎn)，通過工件側(cè)面的 V 型導(dǎo)向限位支承塊作用，從而保證其垂直度及旋轉(zhuǎn)前后的位移誤差，這樣就實(shí)現(xiàn)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(tài)如圖下所示。 . d/ S- D3 t) o/ i
圖8 夾具在工序 3 的狀態(tài) , _8 c5 {( @8 e9 N1 u9 F+ o% ^
上述工件的加工均采用成型刀一次性加工完成。因?yàn)榱慵旧硎卿X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(jìn)行圓加工，會(huì)產(chǎn)生加工中變形及成品橢圓；而采用成型刀是通過軸心旋轉(zhuǎn)加工，獲得的圓尺寸會(huì)比走軌跡的更圓，而且可使加工更快捷,加工殼體圓上各點(diǎn)受力均衡，從而保證加工精度與生產(chǎn)效率。
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結(jié) 語在數(shù)控加工中氣動(dòng)夾具已經(jīng)成為一種很廣泛的裝夾方式，正被越來越多地運(yùn)用到實(shí)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(fā)展氣動(dòng)夾具，通過氣動(dòng)夾具來更好地配合CNC的加工，則能更好地提高生產(chǎn)效率與加工精度。
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發(fā)表于 2022-10-19 13:17:36
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