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实战教学:夹具设计缺陷从此不再怕

2019-04-03 10:55
夹具侠
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前言

上海汽车变速器有限公司在使用某品牌卧式加工中心用于双离合器变速箱阀体类工件的机加工时,由于机床全部为二手进口经国外供应商改造集成,(机床的液压夹具也由该供应商设计制造),在产品批量生产中,设备的各种缺陷逐一体现,对加工质量带来一定影响,其中夹具的设计缺陷尤为突出。今天,就让我们通过这篇文章来看看,设计师究竟是如何通过一步步排查,解决夹具设计缺陷所带来的生产问题。

一、夹具缺陷的描述

液压夹具外观如图1所示。1台机床备有2个夹具,每个夹具可装夹2个工件,每个夹具的组成元件相同,工件水平安装,手工操作工件的上下料,液压控制夹具执行元件的动作。据生产现场人员描述,夹具的主要问题为执行元件的动作顺序不正确。在工件夹紧时,夹具辅助支撑的顶出先于压板油缸的夹紧动作,造成工件在夹紧后弯曲变形,加工完毕,工件经放松后弹性形变复原,经测量,铣削的平面度超差;工件在上料时,装夹偏出的情况时常发生,造成加工时刀具的严重损坏;加工完毕,工件放松时经常被辅助支撑顶出,从夹具上掉落。操作人员曾采取更换辅助支撑中的弹簧、将辅助支撑油缸安装位置整体后移等方法,但效果不甚理想,夹具的缺陷急需维修部门解决。

实战教学丨夹具设计缺陷从此不再怕

图1 液压夹具外观

二、定位及夹紧

以AB线夹具为例进行分析,如图2所示。SB线、VB线加工产品的定位夹紧方式及夹具执行元件与AB线夹具类似。

2.1、工件的定位

平面3点的定位限制了工件的Z向移动、X轴转动、Y轴转动;夹具的X方向具有1个限位,Y方向具有2个限位,限制了工件的X向移动、Y向移动和Z轴转动,X方向和Y方向分别具有1个定位油缸,将工件推向夹具上X方向和Y方向的限位。工件的6个自由度被完全限制。

实战教学丨夹具设计缺陷从此不再怕

图2 夹具各组成元件

2.2、工件的夹紧

平面3点的定位处各有一个压板油缸,用于工件的夹紧。为防止加工时工件变形及减小振动,夹具上备有4个辅助支撑。因工件水平安装,为防止工件在安装时掉落,x向和l,向分别装有一个弹簧夹紧组件。

三、夹具的液压控制

该夹具属OP10工位,作为机加工的头道工序,工件采用毛坯面定位,与后道工序的定位方式不同(后道工序常采用一面两销定位),通常在OP10夹具上使用定位油缸将工件推至限位的方式定位,更为关键的是定位油缸与起夹紧作用的压板油缸的动作顺序具有OP10工位夹具的特殊性:执行工件夹紧时,先执行压板油缸的动作,待工件被压板夹紧后将压板油缸的工作压力卸至低压,执行定位油缸的推出动作,对工件进行定位,待定位油缸动作完毕,再将压板油缸重新获得工件夹紧所需的工作压力,如此顺序,目的在于避免先执行定位油缸动作易造成工件变形导致无法正确的定位。夹具体背面的液压管路元件布局如图3所示。该夹具使用了3个流体通道,分别称之为Lu、Spa、LDe。

实战教学丨夹具设计缺陷从此不再怕

图3 夹具体背面液压管路及元件

Lu通道在该夹具上用于气压监测压板油缸的夹紧动作是否执行完毕。工件夹紧时Spa进油,Loe回油;工件放松时Loe进油,Spa回油。通道Spa、Loe的液压油进出切换由机床夹具流体面板上的一个三位四通电磁阀控制。根据管路、执行元件及机床的夹具流体面板,绘制了液压原理图,如图4所示。

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图4 进前的夹具液压原理图

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