CNC加工中心快速加工限位块的夹具设计


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 前言:

 

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1引言

随着机械加工技术的发展,CNC加工中心在机加工的应用越来越广泛,可加工的工件也越来越复杂化,加工精度不断提高,加工速度更是大大提升,工件的装夹定位就显得特别重要。尤其是,在CNC铣加工过程中,工件装夹定位需要花费较长的时间来调校,假如工件装夹定位不合理时,就会出现加工困难,甚至严重时会出现工件报废,因此,在CNC加工中心实现快速加工,特别是一次装夹工件,同时加工多个部位的情况下,必须要设计专用的夹具来辅助加工。

2夹具在模具制造中的作用

夹具是模具制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检测的装置。它的主要作用有:

(1) 能稳定地保证工件的加工精度,用夹具装夹工件时,工件相对于刀具及加工中心的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工精度趋于一致。

(2) 能减少辅助工时,提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速,工件不需要划线找正,可显著地减少辅助工时;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,可加大切削用量;可使用多件、多工位装夹工件的夹具,并可采用高效夹紧机构,进一步提高劳动生产率。

(3) 能扩大加工中心的使用范围,实现一机多能。

CNC加工中心常用的夹具有:万能组合夹具、专用铣削夹具、多工位夹具和通用铣削夹具。

万能组合夹具适用于小批量生产的中、小型工件的铣削加工。

专用铣削夹具就是针对特定的工件设计的专用夹具,一般是用在加工工件统一,年产量较大的,结构固定,仅使用一个具体零件的具体工序。

多工位夹具是一种可以同时装夹多个工件,这样就减少了换刀的次数,可以一面加工,一面装卸工件,提高了生产效率,一般是应用在批量的生产中。采用其它夹具比较费工,能减轻工人劳动力,并且可提高生产率,但它的结构较复杂,造价较高。

通用铣削夹具是一种通用的、可调的夹具、虎钳、分度头和三爪卡盘等。

本文就是根据客户要求,结合零件结构及形状,设计一套能在CNC加工中心实现快速加工的专用夹具。

3限位块零件分析

学校实训中心外接到茂名市某汽车配件公司的加急任务单,要求学校实训中心在最短时间内为他们加工一批限位块配件(见图1 ),学校实训中心将这个任务下发给CNC教研组,并要求CNC教研组按时完成加工任务。

4限位块的工艺分析

该限位块毛坯的主体形状(包括4个通孔)由铸造成型(见图1),通过对限块位的零件图分析,和与该汽车配件公司的沟通,可知,学校要对限位块的加工部位有两个:①对限位块筋板的/?60mm圆弧面修整成形,要求有较好的线轮廓度;②对限位块底板轮廓(含两个/?60mm圆弧面)修整成形。

由于这两个加工位置并不在同一平面内,而是处在两个相互垂直的平面内,因此,如果采用通用的夹具(如机用台虎钳)进行装夹加工,则会遇到如下问题:①每加工一个部位都要重新装夹一次;②对工件进行重新装夹后,必须重新对刀、校正,找正加工位置;③每次只能加工一个工件。基于以上的原因,采用通用的夹具对限位块进行加工时,单件加工要进行两次装夹、对刀、找正等操作,导致加工时间增加,工件质量难以保证,经济效益降低,甚至不能如期完成加工任务。同时,如果选用万能夹具不可能对限位块实行快速加工,如果选用多工位夹具则使夹具复杂化,且价格昂贵。因此,为保证按时完成加工任务,并满足客户的质量要求,对这批限位块的快速加工应满足以下要求:

(1) 工件的定位简单、准确,装夹容易、快速和有效。

(2)  只采用一次装夹,就可以完成工件的加工。

(3 )最好能同时加工多个工件。

(4) 利用CNC加工中心的编程加工功能,预编加工程序,一次对刀,然后自动完成加工工件。

因此,建议利用学校现有的CNC加工中心对这批限位块进行加工,并设计了一套专用加工夹具,可以对限位块实行快速加工,同时保证加工质量。

5夹具的结构5.1夹具的结构

根据以上对限位块的加工工艺分析,设计了一套
专用加工夹具(见图2),这套夹具可以同时装夹两个限位块进行加工,并且两个限位块的加工采用一次装夹、对刀、找正等操作,就可以完成两个限位块的两个位置的加工,大大缩短了加工过程中的对工件反复进行的装夹、对刀和找正等操作的时间,对限位块实行快速加工,同时也能保证加工质量,因而可以有效提高经济效益,如期完成加工任务。

5.2限位块的定位

加工过程中,为减少每次对工件装夹后进行对刀、找正的时间,必须对限位块进行准确的定位。根据工件的6点定位原理,由于限位块的毛坯件已有四个通孔,因此对限位块的定位采用最基本的“一面两孔”的定位方式,“一面”是指限位块的底面,“两孔”为限位块同侧的两个通孔,具体做法:

在夹具的L形活动板的A面靠直角边的一侧设计两个(^)8mm的销钉,安装时将限位块的两个通孔装入两个销钉内,则可以对限位块实行有效的定位。因这个夹具一次装夹同时加工两个限位块,共有4个定位销钉,为保证这两个限位块的准确加工位置,这4个定位销钉的圆心必须在一直线上,且与L形板边平行,如图3所示。

5.3限位块的夹紧

在对限位块实行定位后,利用限位块的另一侧的两个通孔,将两个M8mm螺栓穿过通孔,旋人L形活动板A面的螺孔内,从而将限位块夹紧在L形活动板的A面,如图4所示。

图4限位块的夹紧由于本夹具利用限位块自有的两个通孔定位,再利用另两个通孔进行夹紧,因此与之配套的L形活动板上的两个销钉的中心及两个螺孔中心的位置要有很好的位置度,即与限位块四个通孔的中心偏差太大,加工夹具时可以限位块配钻,以减少误差,避免在限位块装夹产生干涉。

6夹具的工作原理及加工操作流程

工作原理:利用L形活动板的90。转位,加工时,限位块实行一次装夹就可以进行两面加工,如图5、图6所示。

图6夹具90°转位加工筋板圆弧示意图加工时,夹具的操作流程如下:

⑴先将夹具安放在工作台上,用压块夹紧并找正。⑵再将两个限位块安装在L形活动板A面,夹紧。

(3) 然后将L形活动板A面用压块固定在夹具的底板上。

(4) 移动铣刀,找正加工位置,记录好A向加工时刀具座标,待下次加工时应用。

(5)  按预编的加工程序,启动加工中心,对限位块的底边(含两个/?60mm圆弧面)进行修整加工。

(6)  加工完毕,松开A面的压块,将L形活动板翻转90°再将B面固定在夹具底板,记录好B向加工时刀具座标,待下次加工时应用。

(7)  按预编的加工程序,启动加工中心,对限位块筋板上的i?60圆弧面进行修整加工,加工完毕,将L形活动板回转90°到A向,将两个加工好的限位块取下。

(8)  重复进行下一次加工。

7效果

本夹具的结构简单,操作容易,使用灵活方便,学校也采用了这个夹具对这批限位块进行加工,大大提髙了工作效率,提前完成了加工任务,产品质量也符合客户的要求。


 

 

 

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