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變速箱體加工孔系多，同軸度要求高，跨距大，在傳統(tǒng)工藝上加工過程中需要多次裝夾和更換刀具，在臥式鏜銑加工中心上加工成本高，選用在立式加工中心進(jìn)行加工較為合適。 " F1 Y/ e, L3 D: \
而針對這些問題，某汽車廠商向一家夾具供應(yīng)商尋求幫助并提出變速箱新品的非標(biāo)要求。 - d; W5 I8 P% ^+ z$ T8 o
首先是對加工零件進(jìn)行了加工工藝分析： 5 W. u1 p3 G3 C. f4 p1 {
圖1 變速箱體結(jié)構(gòu) ' \+ p. b9 \5 q
變速箱體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 長寬高約：425mm×210mm×105mm 材料：HT200 硬度：190HBS
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箱體兩側(cè)面有四組軸承孔：2-ϕ80J7、2-ϕ47J7、ϕ52J7、3-ϕ40J7 孔口周圍分布有多個大小不一的光孔和螺孔:3-ϕ10、4-ϕ14、4-M10-6H、12-M6-6H 1 K5 B k# i/ e% r
軸承孔和底面的表面粗糙度：Ra1.6 零件兩側(cè)面凸臺位置和螺孔：Ra6.3 其余面為鑄件面。 % V& P# U' v- p2 {- D
B公司分析得出:零件的加工精度要求較高，一組軸承孔之間的跨距較大，而且存在同一軸線上的孔徑大小不一的情況。立式加工中心由于受到刀具和Z向行程的限制，兩面的孔必須翻面才能完成加工。為了能保證其同軸度，根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，工藝要求統(tǒng)一以三面定位裝夾，以尺寸100的軸線為翻轉(zhuǎn)軸線，對工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)加工。在此工序之前，其上各三個基準(zhǔn)表面已經(jīng)精銑完成。
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非標(biāo)要求NO.1：棄用在臥式鏜銑加工中心加工的傳統(tǒng)工藝，選用在立式加工中心上加工工件。 8 L5 L, [' e/ X6 c8 Q, ?
非標(biāo)對策：根據(jù)對零件結(jié)構(gòu)尺寸要求及加工工藝的要求，研究設(shè)計一種在立式加工中心上加工變速箱的專用夾具。 " a, E/ s3 {+ z2 Z" n
非標(biāo)要求NO.2：零件加工時每加工一個面，就要重新?lián)Q夾，這樣無疑是延長機(jī)床停機(jī)時間和增加工人操作難度。 7 V, ]# _. V: e+ H9 A
非標(biāo)對策：常用的立式加工中心一般可實(shí)現(xiàn)三軸三聯(lián)動,軸線方向不能旋轉(zhuǎn),零件一次裝夾卻不能完成上下兩底面和各側(cè)面孔的加工，可以給夾具增加旋轉(zhuǎn)裝置，通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾就能完成多個面的加工。
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非標(biāo)要求NO.3：那旋轉(zhuǎn)裝置通過什么去實(shí)現(xiàn)，每個面的加工定位精度又怎么去保證？
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非標(biāo)對策：旋轉(zhuǎn)裝置需要設(shè)計液壓系統(tǒng)來配合完成，加工定位精度要求在夾具設(shè)計定位裝置的時候就需要考慮進(jìn)去了。 * w; F' H2 u B: b" u* G
接下來具體地介紹此次變速箱體專用夾具設(shè)計方案。 ; ^1 A8 f$ \1 X9 \
夾具設(shè)計方案1. 定位與裝夾
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(1)定位方式的選擇 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及加工工藝,設(shè)計采用平面定位,以夾具體上的3個支撐板和1個支撐釘,在夾具體上對變速箱實(shí)現(xiàn)完全定位。
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(2)夾緊方式的選擇 采用雙液壓缸進(jìn)行夾緊,裝夾快速平穩(wěn),大大降低了勞動強(qiáng)度,滿足大批量生產(chǎn)要求。
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2. 夾具的工位旋轉(zhuǎn)
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0 o$ H2 T) ?/ O) |由于三軸聯(lián)動的立式加工中心工作臺和Z軸方向不能旋轉(zhuǎn),工件不能一次裝夾加工完兩面的孔系,需要旋轉(zhuǎn)180°才能完成另一面孔系的加工。 5 W) {& x4 L& ^
夾具增加旋轉(zhuǎn)裝置,旋轉(zhuǎn)軸的中心與工件尺寸100的軸線所在的水平面重合,采用擺動液壓缸進(jìn)行旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度快而穩(wěn),旋轉(zhuǎn)角度精準(zhǔn)。
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3. 夾具的工作和結(jié)構(gòu)原理
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該夾具的機(jī)械部分主要由底座、定位裝置、夾緊裝置、旋轉(zhuǎn)裝置等部分組成。 ( [; R- i% @# Q4 w# P
底座是承裝各部件、與機(jī)床連接的重要部件,夾具調(diào)整好后通過機(jī)床T型槽上的螺釘把底座固定在機(jī)床工作臺上。 2 A: w) y1 W1 c
定位裝置由夾具體、定位塊和定位釘組成,如圖2所示,定位塊和定位釘安裝在夾具體上,底面定位塊4、6和側(cè)面定位塊14、定位釘7限制了工件的六個自由度,對工件進(jìn)行完全定位。
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1. 底座 2.夾具體 3.旋轉(zhuǎn)連接盤 4.定位塊 5.工件 6.定位塊 7.定位釘 8.旋轉(zhuǎn)連接盤 9.油缸連接盤 10.擺動液壓缸 11.油缸底座 12.夾緊油缸 13.夾緊油缸 14.定位塊 15.吊環(huán) : M& n; \7 ] K
圖2 夾具結(jié)構(gòu)裝配圖
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夾緊裝置由兩個安裝在夾具體上的轉(zhuǎn)角油缸組成,夾持速度快,定位準(zhǔn),可對工件快速裝夾、快速打開。轉(zhuǎn)角油缸自帶壓板,可以直接對工件進(jìn)行夾緊和松開,因此夾具不需要另設(shè)夾緊元件,油缸壓板可以設(shè)定任意角度的旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度大小的設(shè)定只要與工件夾緊和工件裝卸時不發(fā)生干涉即可。
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旋轉(zhuǎn)裝置是該夾具的核心部分,其主要作用是工件加工完一面后對夾具體進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn)以便對工件另一面的加工。
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如圖2所示,夾具體通過兩端的旋轉(zhuǎn)連接盤與底座的兩個立柱連接,再通過油缸連接盤與擺動液壓缸相連,擺動液壓缸的動作由液壓系統(tǒng)控制。
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4. 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計) R6 ]: R- I' l& C
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夾具的夾緊方式和工位旋轉(zhuǎn)均采用液壓傳動控制。如圖3所示為該液壓控制系統(tǒng)的原理圖。工作時,電機(jī)帶動油泵回轉(zhuǎn),液壓油從油箱1經(jīng)過吸油過濾器6進(jìn)入回路中,二位四通電磁換向閥11通電,壓力油經(jīng)過電磁換向閥11進(jìn)入液壓缸14和15的有桿腔,夾緊工件。
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圖3 液壓控制系統(tǒng)的原理圖 # u6 e2 P) m& w z+ W& M
這時機(jī)床可以對工件進(jìn)行一面的加工,加工完一面后,三位四通電磁換向閥5中YV2通電,壓力油進(jìn)入擺動液壓缸2,液壓缸帶動夾具體使工件順時針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)到180°時碰到限位開關(guān),YV2 斷電,液壓缸停止旋轉(zhuǎn),系統(tǒng)保壓,機(jī)床開始加工工件另一面。
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當(dāng)工件加工完畢后,電磁換向閥5中YV3通電,工件逆時針旋轉(zhuǎn)180°,旋轉(zhuǎn)到位后碰到限位開關(guān),YV3 斷電,工件復(fù)位,液壓系統(tǒng)保壓。 此時,二位四通電磁換向閥11斷電,壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸11的無桿腔,松開工件。 4 Y6 C* _6 q, A
最后，設(shè)計出的夾具不僅滿足企業(yè)生產(chǎn)需要,還能減少了大量的加工輔助時間,提高了生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益,更重要的是彌補(bǔ)了三軸聯(lián)動立式加工中心各軸不能旋轉(zhuǎn)的不足,具有很高的實(shí)用價值。 | 
發(fā)表于 2023-3-13 10:21:23
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