壳体类多功能加工中心夹具创新应用


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 前言:

 

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对于一些批量较大的箱盖箱体类零件的加工,如减速器的箱盖类零件,常用的夹具就是平口虎钳,但箱盖类零件用平口虎钳装夹(定位、夹紧)时,存在定位任意性导致调整时间长及尺寸保证困难,夹紧费时费力,无法实现CNC加工生产制造自动化的弊端。下面就以某生产厂加工减速器的箱盖零件存在的问题及解决过程为案例来分析说明这类问题。

1问题的出现
减速器的箱盖零件需要加工的部位包括箱盖底面(加工工序有铣平面等)和窥视孔平面(加工工序有铣平面、钻孔、倒角、攻丝),所需加工的结构及尺寸如图1所示。
箱盖零件在加工箱盖底面时,现有的装夹方式是用平口虎钳装夹,装夹时会出现以下三种情况,如图2所示,靠手工慢慢调整很费时间,又很难保证形位及尺寸。

2问题分析
盖零件在加工窥视孔平面时,现有的装夹方式也是用平口虎钳装夹,装夹时会出现以下三种情况,如图3所示,靠手工慢慢调整很费时间,也很难保证形位及尺寸。

上述箱盖零件在二次加工时都用平口虎钳装夹,都存在定位任意性导致调整时间长及形位和尺寸保证困难,夹紧靠手动形式既费时又费力的问题。

通过对图样上相关形位、尺寸要求及CNC加工现场加工过程情况的分析,发现了调整时间长,形位及尺寸保证困难的原因所在。

(1) 仅采用平口虎钳的固定钳口作为定位基准,没有完全约束箱盖零件加工时的自由度,使工件每次定位时处于不完全定位状态,导致了工件定位的任意性。

(2) 采用平口虎钳装夹时,每次夹紧都是采用手动形式,既费时又费力。

(3) 虽然箱盖底面、窥视孔平面的加工都使用通用夹具平口虎钳,但效率低下。应设计箱盖底面、窺视孔平面加工的专用夹具,且该专用夹具能同时实现箱盖底面、窥视孔平面的加工。

(4) 操作繁琐,不能与机械手、机器人等配合,无法完成零件加工的整套工序,无法实现制造自动化的过程。

3改进方法与结果

通过上述四个方面存在问题的分析,可以看出问题症结在于:

(1) 夹具设计的定位基准没有完全定位;

(2) 手动夹紧形式既费时又费力;

(3) 该夹具要同时满足箱盖底面、窥视孔平面的加工;

(4) 操作安全可靠,可与机械手、机器人等配合,完成零件加工的整套工序,实现制造自动化的过程。

针对四方面问题的症结,采取了重新设计与制造夹具的方案。

(1) 重新设计夹具的定位方式。第一次加工箱盖底面时的装夹如图4所示,根据六点定位原理,完全约束了箱盖零件的自由度;第二次加工窥视孔平面时的装夹如图5所示,同样根据六点定位原理,也完全约束了箱盖零件的自由度,保证了二次装夹时定位的准确性。

(2) 重新设计夹具的夹紧机构。采用气动夹紧形式,提高了加工的高效性、夹紧的可靠性、操作的安全性。

(3)该套夹具采用了巧妙的机械结构设计,在可拆卸支撑板上设计一个与窥视孔平面相对应的倾斜平面,这样即能满足箱盖底面的加工,如图6所示,也能满足窥视孔平面的加工,如图7所示。

(4) 该套夹具把可拆卸支撑板和可拆卸支撑钉卸掉后,即可使用气动平口虎钳进行工件的装夹。

(5) 整套夹具如图8所示,运用了机、电、气融合为一体的设计,保证了定位的准确性、加工的高效性、夹紧的可靠性、操作的安全性。此套夹具可与机械手、机器人等配合,在车间各化的过程。

4结语

 

 

本文通过对生产一线产品及工装夹具的分析,揭示了在CNC加工过程中,有关零件夹具设计与生产效率及实现生产自动化的相互影响关系;提示有关工程技术人员在处理类似CNC加工问题时,应注意深入分析定位基准、夹紧机构和机、电、气融合为一体的设计关系,在工件装夹过程中夹具的设计力求保证定位基准准确,夹紧机构省时省力、简单、方便、可靠,以便实现生产自动化的过程。

 


 

 

 

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