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標(biāo)題: 汽車鐘形殼球面難加工？不夠圓潤(rùn)？ [打印本頁]
作者: 一往冇前 時(shí)間: 2023-7-17 09:45
標(biāo)題: 汽車鐘形殼球面難加工？不夠圓潤(rùn)？
隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,等速萬向節(jié)的市場(chǎng)需求日益增加,產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)。
圖1 等速萬向節(jié)
鐘形殼是等速萬向節(jié)主要組成部分,其內(nèi)球面溝槽形狀特殊復(fù)雜,零件的生產(chǎn)批量大，但國內(nèi)有關(guān)鐘形殼的制造行業(yè)發(fā)展比較緩慢,存在生產(chǎn)成本較高、生產(chǎn)效率較低的缺陷。
在這里給大家分享一種提高鐘形殼質(zhì)量和生產(chǎn)效率的精磨夾具設(shè)計(jì)案例。
夾具設(shè)計(jì)方案分析
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1. 某鐘形殼工件結(jié)構(gòu)模型
某鐘形殼模型如圖2所示,圖中可以看出鐘形殼外殼形狀比較復(fù)雜,6個(gè)球面溝槽平均分布在鐘形殼內(nèi)表面,要達(dá)到鐘形殼的加工精度、生產(chǎn)效率,就需要對(duì)加工設(shè)備提出較高的要求。
圖2 鐘形殼三維模型
2.工件自動(dòng)彈出機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
鐘形殼加工完成后,彈性夾頭松開,但是工件大部分還留在夾具內(nèi)部,如靠人工取出比較麻煩,降低生產(chǎn)效率。
為解決土述實(shí)際問題,設(shè)計(jì)了自動(dòng)彈出機(jī)構(gòu)，如圖3。導(dǎo)向套的存在,保證頂尖在中心線的位置移動(dòng),提高夾具定位精度。圓柱銷使頂尖固定在原來的位置,也能起預(yù)緊彈簧的用。精磨完成后,彈性夾頭在油缸的作用下松開,工件在螺旋彈簧的作用下被頂出,減少取件時(shí)間,提高生產(chǎn)效率。
圖3 自動(dòng)彈出結(jié)構(gòu)示意圖
3.不同尺寸零件加工輔助機(jī)構(gòu)
加工不同外圓直徑的鐘形殼時(shí),傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是更換彈性夾頭,操作繁瑣,耗時(shí)長(zhǎng),降低了工件生產(chǎn)效率。為了節(jié)省時(shí)間,提高效率,對(duì)此需要設(shè)計(jì)一個(gè)適用不同尺寸零件加工輔助機(jī)構(gòu)。
圖4 適用不同尺寸零件加工輔助結(jié)構(gòu)示意圖
見圖4,定位塊1可有效地調(diào)節(jié)鐘形殼和夾具之間的徑向間距,定位塊2可以調(diào)節(jié)軸向間距,能加工不同尺寸的鐘形殼,達(dá)到提高夾具通用性和工件生產(chǎn)效率的目的。
4.新型夾具總體結(jié)構(gòu)及工作原理
1. 鎖緊螺母 2.碟形彈簧 3.拉桿 4.端齒盤 5.油缸
6.螺旋彈簧 7.頂尖 8.同步帶 9.彈性夾頭 10.定位塊
圖5 新型夾具總體結(jié)構(gòu)示意圖
（1）調(diào)節(jié)鎖緊螺母1使碟型彈簧2產(chǎn)生一定變形量,彈簧片徑向脹開產(chǎn)生的軸向力使彈性夾頭9將鐘形殼夾緊；
（2）分度時(shí),油缸5松開,同時(shí)端齒盤4的移動(dòng)齒與固定齒松開,同步帶8帶動(dòng)鐘形殼轉(zhuǎn)動(dòng)分度,分度結(jié)束后,油缸夾緊,端齒盤進(jìn)行定位；
（3）工件完成加工后,彈性夾頭松開,在螺旋彈簧6的作用下,頂尖7將鐘形殼頂出；
（4）調(diào)節(jié)定位塊10可加工不同外徑尺寸規(guī)格的鐘形殼。
此夾具能實(shí)現(xiàn)快速裝夾,自動(dòng)定心夾緊鐘形殼工件,定位精度高,加工完成后,自動(dòng)頂出工件,縮短土下料時(shí)間,提高鐘形殼工件生產(chǎn)效率。
彈性夾頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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上文提到的彈性夾頭自動(dòng)定心裝置是利用圓錐形套筒的彈性變形引導(dǎo)工件自動(dòng)定心夾緊的裝置，彈性夾頭是主要應(yīng)用元件。
設(shè)計(jì)彈性夾頭時(shí),彈性部分的瓣數(shù)、厚度及直徑都會(huì)對(duì)工作性能起決定性影響。為了保證其工作性能良好，應(yīng)根據(jù)鐘形殼工件參數(shù)合理地設(shè)計(jì)彈性夾頭的各主要尺寸。
圖6為一般標(biāo)準(zhǔn)的彈性夾頭結(jié)構(gòu)。
圖6 標(biāo)準(zhǔn)彈性夾頭結(jié)構(gòu)示意圖
彈性夾頭瓣數(shù)n需要根據(jù)所夾的工件直徑d來確定。
表1 彈性夾頭瓣數(shù)選取
在通常情況,彈性夾頭的彈性部分厚度取1.5~3mm,但由于鐘形殼直徑較大,為保證彈性夾頭的彈性與強(qiáng)度,可取厚度為3mm。
最后，根據(jù)彈性部分厚度及夾具結(jié)構(gòu)允許的條件確定彈性部分直徑，當(dāng)然在設(shè)計(jì)直徑的時(shí)候，考慮彈性夾頭與鐘形殼之間需兩邊各留5mm空隙放定位塊以方便加工直徑尺寸存在偏差的工件。
圖7 彈性夾頭模型示意圖
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彈性夾頭靜力結(jié)構(gòu)有限元分析
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由于夾緊力產(chǎn)生的細(xì)微夾具變形和工件變形都會(huì)影響到工件的加工精度，鐘形殼球面溝槽精磨屬于高精度加工,對(duì)夾具抗變形力有較高要求。通過ANSYSWorkbench對(duì)彈性夾頭進(jìn)行靜力學(xué)分析,分以下幾個(gè)步驟：
(1) 模型建立:在SolidWorks中建立彈性夾頭和鐘形殼的模型,進(jìn)行裝配,然后導(dǎo)入ANSYSWorkbench中進(jìn)行有限元分析。
(2) 參數(shù)設(shè)定:采用六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格,最后生成的模型包含64048個(gè)單元,232690個(gè)節(jié)點(diǎn)。彈性夾頭參數(shù)如表2所示。
表2 彈性夾頭材料參數(shù)
(3) 約束和載荷的施加:在彈性夾頭的彈性部分均勻施加夾緊力2083N,選擇除彈性部分的桿作為固定支承。
具體的應(yīng)力圖和變形圖如圖8和圖9所示。
圖8 彈性夾頭應(yīng)力圖
圖9彈性夾頭變形圖
從圖中可以看出：
1.彈性夾頭的最大應(yīng)力為5.76MPa,發(fā)生在彈性夾頭內(nèi)側(cè)底部,滿足材料強(qiáng)度、剛度條件；
2.彈性夾頭的變形量最大為0.0129mm,發(fā)生在彈性夾頭的彈性部分頂部,變形量從大端到小端依次變小，這也驗(yàn)證了有限元分析的正確有效性。
作者: charlie909 時(shí)間: 2023-7-17 12:57
這個(gè)零件批量大的都是自動(dòng)化流水線下來的，用的都是硬車硬銑，熱處理流水線、控傷、校正一起完成。本人給萬向錢潮做過相關(guān)的設(shè)備及夾具
作者: 18137630758 時(shí)間: 2023-7-19 14:39
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能細(xì)說一下硬車硬銑嗎？我們這做釬焊的合金耐磨塊，需要銑曲面。平時(shí)加工的效率好低，請(qǐng)問有沒有什么辦法提好效率嗎？1 g- S+ E0 g. |3 X& J% u; v, I
作者: charlie909 時(shí)間: 2023-7-20 03:53
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使用五軸加工中心，使用球刀，分粗精加工替代原來的磨削加工，效率確實(shí)提高不少。我是2014年給他們做的項(xiàng)目。配套重慶長(zhǎng)安福特0 X l) w$ ], w) L1 k
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