多边形零件加工中心成组夹具设计与探讨


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 前言:

 

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引言

 

我厂某车间生产的机械零件中存在大量带有多边形结构的非标准化零件,这些零件的结构看似简单,但在釆用通用夹具(如分度头、平口钳)装夹进行加工时往往存在装夹、校正麻烦,铣削过程中调整比较繁琐,生产效率低,尺寸一致性差等问题。若为每一种批量较大的零件设计专用夹具,又存在夹具的设计量大,成本过高,利用率低,闲置时占用过多的生产准备空间等问题。根据车间里这类零件在结构上具有相似性的特点,它们完全可以按照成组技术进行处理,设计一套具有通用性的专用加工中心夹具,这样既可解决普通通用夹具效率低、调整困难的问题,又可提高专用夹具的利用率,降低生产成本和生产准备空间。

 

1多边形铣削成组夹具的技术要求1.1主要技术要求

 

该夹具应满足该车间生产中,对装夹直径在5?36 mm之间、长度在10?80 mm之间的几十个品种,一百多个规格零件,铣削外三边形、四边形、五边形、六边形等多边形及十字槽、直槽时的装夹要求。

 

具有比较广泛的通用特性,主体结构能满足此类零件加工的共同要求,更换产品时只需对其中的定位件进行更换,即可满足使用要求,为此类零件的成组加工提供一个实施的装夹平台。其中,可加工产品的部分类型如图1所示。

 
1.2铣削多边形常用的方法及问题分析

 

铣削短小的多边形工件一般采用分度头上的三爪自定心卡盘装夹,用三面刃铣刀或立铣刀铣削。对工件的螺纹部分,要采用衬套或垫铜皮,以防夹伤螺纹。露出卡盘部分应尽量短些,防止铣削中工件松动。

 

铣削较长的工件时,可用分度头配以尾座装夹,用立铣刀或端铣刀铣削。

 

对于批量较大、边数为偶数的多边形工件,多采用在卧式加工中心上通过组合法进行铣削。

 

但在采用分度头装夹铣削多边形时存在以下缺点

 

(1)                 零件大多数在铣削装夹时需要装螺纹部位,为防止夹伤工件,每种规格必须制作软衬套,衬套存在使用寿命短、易变形的问题,而且采用衬套装夹时存在装卸繁琐、操作麻烦,工件因衬套变形而不易取出以及衬套在卸下工件时易落入分度头主轴孔中等问题。

 

(3工人进行分度操作时,易发生摇错孔圈数或因转动分度手柄时分度叉移动而插错孔位的问题,易出现因劳动强度大、操作疲劳而产生误操作的现象。

 

⑶每次分度要松开分度头主轴,分度结束后再锁紧主轴;若忘记锁紧主轴,铣削时主轴会发生窜动而造成工件报废,甚至折损铣刀。

 

(1)   重复定位精度差,尺寸不够稳定,辅助时间占用过长,生产效率过低。

 

1.3成组夹具设计的要求

 

U)提高重复定位精度,提高装夹效率,缩短辅助时间。

 

(2)        简化分度操作,解决易出现误操作和操作繁琐的问题。

 

(3)        具有较好的工艺继承性和体现对产品发展的预见性。

 

(4)        降低工人劳动强度,提高生产效率。

 

2成组夹具主体结构及主要零件设计

 

成组夹具体的整体结构如图2所示,:>

 

由产品可知,该夹具所针对零件的定位尺寸直径在5?36 mm之间,工件长度在10?80 mm之间,因此,当我们准备采用弹簧夹头进行定位装夹时,首先要根据产品的规格要求来设计夹头尺寸。为防止夹头在夹紧过程中与螺母一起转动,在其下部设计了特制小槽,以插入回转体上的斜销中,根据已知的产品规格数据,用三种规格可以满足。夹头的设计如图3

2.2回转体的设计

 

回转体是决定定位准确与否的关键零件,其结构上既要保证弹簧夹头与其内孔配合时的精密,更要保证其与夹具体之间配合的精度要求,同时保证在分度时能与分度盘一起与夹具体之间进行灵活的相对转动,并保证轴线位置不变,以确保零件加工时的重复定位精度。为此采用了锥柄套筒结构的设计,如图4所示。

2.3夹紧装置的设计

采用一带有与夹头上端锥度相同内锥的专用螺母进行夹紧,同时考虑操作的方便性,为该螺母设计了一个带有铰链装置的专用手柄,当该手柄压下时将齿块上的齿牙插入螺母下面的直槽中,转动手柄即可带动螺母锁紧或松开夹头;螺母锁紧后抬起手柄,齿牙与螺母下面的直槽脱开,但仍通过夹箍与螺母和回转体连接,此时转动手柄即可带动回转体旋转以实现分度的操作。夹紧螺母结构如图5所示。

2.4分度装置的设计

 

设计中应考虑分度盘的精度、快换和维护,根据上述产品等分要求,将分度回转盘设计成4、5、6三种等分数。根据产品不同等分,迅速更换分度回转盘。分度时手动操作回转机构回转,由定觸自_以成分度,分齡采赚速锁定机构锁定。分度盘结构如图6所不。

3设计方案说明

3.1成组夹具的组成                            

此套夹具由夹具体、回转体、弹簧夹头、夹紧机构、预分度机构、槽式分度锁定机构锁定六部分组成,其中弹簧夹头、分度盘、限位圆盘做成专用成组零件,使用时,根据零件的加工要求选用。

3.2成组夹具工作原理

如图2所示,将夹持工件用的不动式弹簧夹头安装在回转体3的孔内,带有爪子、外套和手柄6的活套安装在夹紧螺母2上。当提起手柄6时,爪子就与槽脱开,便可使爪子在螺母上后退一个角度;当压下手柄6时,爪子就与槽啮合,即可使夹紧螺母转动,从而使弹簧夹头夹紧或松开。

当逆时针转动偏心轮8时,分度销7在弹簧的作用下退出分度盘4,即可进行分度。反转偏心轮8时,分度销7便完成分度盘定位,并使回转体3径向锁紧在夹具体的锥孔中。限位圆盘5和钢球用于预定位,最终分度则靠槽式分度盘4完成。

3.3成组夹具使用效果

(1) 缩短夹具准备周期,充分利用夹具的有效寿命(不因产品换代而报废专用夹具)。

(2) 降低夹具的原材料消耗一个专用可换件即可代替一套专用夹具

(3)  降低夹具准备费用(设计、制造工时和材料费

(4)  缩小夹具存放面积。

(5)  提高生产效率,保证加工质量,降低劳动强度。

(6)  促进夹具及零件、部件的规范化、系列化、标准化。

4结语

 

随着新机的研制周期缩短,多品种、小批量的新产品越来越多,虽然增添了许多高精设备,为我厂的生产解决了大量问题,但在工作中忽视了基础技术管理建设,工艺方法还比较原始,工装设计标准化、系列化工作处于停顿状态,组合、成组夹具应用得也很少,客观上给工装制造、新品研制造成了巨大的压力。如果将我厂产品按形状系列归纳,将专用工装设计为标准化、系列化工具,这样不仅能使新品研制时间缩短,也可大大降低生产成本、提高效率,是一件一举多得的好事情。^

 

 

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