數(shù)控加工氣缸體組件夾具設計
在機械制造業(yè)、金屬切削批量生產(chǎn)中，精工加工中心夾具的主 要作用是保證加工精度，提高勞動生產(chǎn)率，擴大機床加工范圍，保證 生產(chǎn)安全，降低對工人的技術要求和減輕工人勞動強度。因此，機械 工裝夾具的設計制造在機械制造業(yè)中起到舉足輕重的地位。文章介紹了氣缸體組件加工中心第四軸夾具的設計過程。對零 件的結構進行了分析，制定了零件的加工工藝內(nèi)容。選擇了四軸旋 轉(zhuǎn)工作臺和設備,確定了定位基準與夾緊方案，對零件的加工工藝 方案進行了具體的分析。使用了三維軟件繪制零件圖，夾具設計圖， 夾具零件圖，制作第四軸夾具,并投入生產(chǎn)。i氣缸體組件工藝分析氣缸體組件為整體式氣缸體,其廣泛應用于摩托車發(fā)動機。氣 缸體毛坯為鑄件，中心為鑄鐵缸體，外面包裏鑄鋁結構，中間的氣缸 加工精度要求高，兩端面上的孔數(shù)量較多，位置精度要求高，側面的 孔需要進行加工,精度要求較高。主要特點：（1閥體外形輪廓結構 復雜，散熱片分布較多；（2氣缸體組件屬空腔體薄壁零件，零件剛 性較差，因此工裝夾具設計必須避免零件夾壓后變形，使裝夾受力 點盡量避免放在零件加工孔上方以及易產(chǎn)生變形的部位。夾緊過程 中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置,保證工件在整個加工 過程中位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，不超出允許變形，合 理布置夾壓后，要防止裝夾加工過程中發(fā)生震顫和干涉，并保證氣 缸體受力均勻分布。2夾具總體設計2.1氣缸體主要加工方法根據(jù)加工工藝要求，裝配工藝設計與加工質(zhì)量、效率要求，依據(jù) 基準先行、先面后孔、先粗后精的原則，先加工主要表面，后加工次 要表面,制定零件主要表面加工方法2.2定位、加緊方案的選擇通過分析CG125氣缸體組件結構特征，在加工中心加工前一 工序,為了加工氣缸體底面，選擇氣缸體毛坯的中心大孔作為粗基 準,把兩端面面進行加工，這樣加工過的平面可作為加工中心工序 的精基準,遵循互為基準、基準統(tǒng)一的原則。對于夾緊方案分析，為了保證定位基準位置準確，采用已加工 的面進行平面定位，均勻分布三個圓頭支撐釘，保證接觸點位置相 對穩(wěn)定,并且使支撐釘距離盡可能大，以防止加工過程中發(fā)生顫動， 產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。這樣就把氣缸體Z軸移動自由度和X、Y軸兩個方 向旋轉(zhuǎn)自由度限制住。同時，利用氣缸體中心鑄鐵缸體的圓柱外形 放入夾具墊板圓孔中進行定位，把氣缸體X、Y軸兩個方向的移動 自由度限制。最后，利用彈性六棱錐銷與氣缸體上已加工的工藝定 位孔進行配合，把Z軸的旋轉(zhuǎn)自由度限制。通過上述定位方式，氣缸 體組件在夾具上有唯一的位置，而且六個自由度被完全限制，滿足 了夾具設計要求。中心鑄鐵缸體的定位和彈性六棱錐銷的使用，不 僅可以保證氣缸體組件位置正確，還能防止工人錯誤的安裝工件， 起到防誤、防呆的作用。對于夾緊方案分析，氣缸體周邊滿布鋁合金扇熱片，而且扇熱 片為不規(guī)則形狀，受力不均衡，所以上下兩端面進行壓緊較合理。同 時,根據(jù)夾具的設計原則，下端面為支撐平面,產(chǎn)品的夾緊受力方向 在設置在上端面,下端面圓頭支撐釘均勻受力，減少工件的變形。根 據(jù)機床工作臺的大小，確定在一套夾具上同時裝夾兩個工件，使夾 具結構更緊密,在加工過程中節(jié)省換刀時間，提高生產(chǎn)效率。通過對 工件在加工工程中的受力分析，壓緊力須大于刀具對產(chǎn)品的作用 力，確定選用使用廣泛的液壓油缸進行壓緊。由于氣缸體組件是從 夾具的上方插入夾具進行定位,如果采用普通液壓油缸中間的壓塊 會影響到工件的裝夾，采用液壓轉(zhuǎn)角缸更合理，轉(zhuǎn)角缸在松開過程 中，中心活塞先上升一小段距離，然后在上升過程中轉(zhuǎn)動90°,避免 裝夾工件時造成干涉。基于以上分析，確定選用NHS-50X90。液壓轉(zhuǎn) 角缸加活動壓緊塊方式對工件進行壓緊。CNC加工中心第四軸就是指的是加工中心精工分度頭,精工分 度頭我們通常稱之為第四軸，它的出現(xiàn)大大的提高了加工中心的加 工效率，減少了成本，很多形狀復雜的產(chǎn)品在加工的時候都需要用 到精工分度頭，因為它可以完成三軸機床不能一次性加工完成的任 務，它通過旋轉(zhuǎn)可以使產(chǎn)品實現(xiàn)多面的加工，大大提高了加工效率， 減少了裝夾次數(shù)。CNC加工中心添加第四軸的好處:可以使刀具加工的平面更為 廣泛，并且可以減少工件的反復裝夾，提高工件的整體加工精度，利 于簡化工藝，提高生產(chǎn)效率。縮短生產(chǎn)時間，所以本產(chǎn)品的夾具設計 方案用到配第四軸轉(zhuǎn)臺的加工中心，三軸即XYZ三個直線移動坐 標，第四軸為X軸方向上的一個旋轉(zhuǎn)軸，可以使刀具與工件之間產(chǎn) 生角度偏移，即刀軸與工件表面法線成一個角度。一可以擴大加工 的范圍，二可以使切削條件更佳。基于以上論述，上文涉及到的三道工序加工方案均選擇擺在第 四軸轉(zhuǎn)臺橋板上，一次裝夾兩個工件，同時加工三個平面，提高加工 效率。該液壓夾具設計既保證了加工零件的位置穩(wěn)定可靠,又避免 夾緊過程中產(chǎn)生不允許的零件變形，操作簡便，工件更換容易，適合 批量生產(chǎn)。2.3夾具三維設計本次設計采用運用三維軟件提供的基于特征實體的建模功能。 通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽売、特征陣列以及異型孔向?qū)У?操作來實現(xiàn)標準零件的三維模型設計,并按其形狀和尺寸分別建立 參數(shù)化模型庫。夾具裝配是夾具產(chǎn)品設計的重要工藝過程。如果裝配不當，即 使是全部合格的零件,往往也不能形成質(zhì)量、壽命合格的夾具。第四 軸夾具裝配的難點，由于第四軸夾具需要在加工中心工作臺上實現(xiàn) 360。自由旋轉(zhuǎn)，第四軸的旋轉(zhuǎn)中心線相對X軸必須平衡，防止在旋 轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生干涉。而且，本次設計的夾具一次同時裝夾兩個工件， 橋板部分較長，需要增加尾座進行固定與支撐，要求第四軸本體的 中心孔與尾座的中心孔在相同的軸心線上。基于以上分析,把第四 軸本體與尾座安裝在夾具底板上，第四軸本體與底板安裝利用鍵槽 配合，尾座與底板安裝也利用鍵槽配合，底板上的鍵槽通過加工中 心一次加工完成,保證第四軸本體中心線與尾座中心線重合，滿足 設計要求。第四軸液壓轉(zhuǎn)臺配合安裝在加工中心上，通過第四軸控 制，使回轉(zhuǎn)臺主軸剎緊和松開,松開后橋板完成任意角度回轉(zhuǎn)分度 或連續(xù)分度運動,分度完成后剎緊主軸，實現(xiàn)高精度分度工作。2.4夾具制作與投入使用夾具三維模型不能將所有的設計參數(shù)表達清楚，車間制作夾具 需要為三維夾具上每一個非標準零件繪制工程圖。根據(jù)國家或具體 行業(yè)標準，對零件工程圖進行注解，如形位公差、表面粗糙度、基準 特征、零件序號等；也可根據(jù)具體加工要求，對零件進行注釋或標 記，將工程圖表達清楚。總裝配體中，對零件尺寸公差、垂直度、圓軸 度及技術要求等做了詳細標記。繪制好的工程圖下發(fā)到車間進行制 作，裝配完成并投入使用。3結束語隨著產(chǎn)品市場的競爭日益激烈，在產(chǎn)品結構不斷復雜化、產(chǎn)品 質(zhì)量要求不斷提高，生產(chǎn)效率要求不斷提高的前提下，一些傳統(tǒng)的 加工方法，已無法滿足生產(chǎn)的需要。在精工技術發(fā)展和普及的今天， 采用加工中心，并配以第四軸工裝夾具進行生產(chǎn)，從根本上改變了 傳統(tǒng)的加工工藝方法，必將得到更廣泛的應用。海天精工相關產(chǎn)品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機