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解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

2020-01-18 10:38
夹具侠
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偏心零件在数控加工中存在有加工工艺和定位装夹两大难点,而在数控车床带液压装夹设备上用设计的组合专用夹具加工偏心零件不失为一种有效方法。

1、偏心零件主要技术要求

图1所示零件材料为粉末冶金合模铸造,硬度较高。需要使用CBN刀粒进行加工。根据要求需要加工偏心孔φ10、φ7、90°,及非偏心外圆φ16尺寸,精度要求比较高。而且其中φ10和φ7是同心孔,同属偏心,并且铸模后形状限制固定位置偏心。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

图1 偏心零件

2、夹具设计思路

由于形状限制无法一次装夹完成加工,需要解决重复装夹及快速定位精度,且不能直接夹在零件上,需设计夹具来装夹零件。考虑到大批量生产,同时需要解决快速装夹定位的情况,并且根据零件分三个工序进行加工:①工序1加工偏心孔φ10、90°锥位尺寸②工序2加工偏心孔φ7尺寸③工序3加工非偏心外圆φ16尺寸。

一、轴头设计

该零件使用斜床身数控车床带液压卡盘机床上加工,我们就充分利用机床夹具来设计这种专用夹具,解决快速装夹的问题。根据斜床身数控车床液压卡盘装置的尺寸,设计出组合专用夹具轴头(如图2所示),并保证相关孔位尺寸及攻丝,完成后的轴头可直接安装在数控车床上替代液压卡盘使用。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

图2 轴头

二、工序1定位端盖设计

设计组合夹具工序1定位端盖(如图3所示),配合轴头安装使用。工序1定位端盖中心孔为φ4.5带锥度通孔,圆柱外径φ7,并将内圆柱均匀切割成90°开槽,用于安装定位。使用定位圆柱件,用于加工定位,解决快速装夹的问题。利用拉杆穿过φ4.5带锥度通孔配合工序1非偏心定位液压拉杆套(如图4)使用,使中心轴撑开从而达到撑紧偏心零件的工艺要求。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

图3 工序1定位端盖

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

图4 工序1非偏心定位液压拉杆套

三、工序2定位端盖设计

根据偏心零件设计组合夹具工序2定位端盖(如图5、6所示),配合轴头安装使用。工序2定位端盖φ10台阶,用于精基准安装定位。在端盖上取一φ8通孔,用于M8螺杆通过与工序2压板定位液压拉杆套(如图7)配合使用,解决快速装夹的问题。利用压板压实现液压装夹压紧偏心工件,并在压板上安装调节螺钉从而达到调整偏心工件装夹夹紧力的工艺要求。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

图5、6 工序2定位端盖

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图7 工序2液压板定位液压拉杆套

四、工序3定位端盖设计

根据偏心零件设计组合夹具工序3定位端盖(如图8、9所示),配合轴头安装使用。工序3定位端盖偏心中心孔为φ4.5带锥度通孔,圆柱外径φ7,并将内圆柱均匀切割成90°开槽,用于安装定位。使用偏心调节件对偏心零件进行偏心调整,并用于加工定位,解决快速装夹的问题。同时利用拉杆穿过φ4.5带锥度通孔配合工序3偏心定位液压拉杆套(如图10)使用,使中心轴撑开从而达到撑紧偏心工件的工艺要求。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

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图8、9 工序3定位端盖

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

图10 工序3偏心定位液压拉杆套

3、加工工艺分析

工序一

通过将非偏心定位液压拉杆套安装到机床液压拉杆上,并将轴头替换液压卡盘安装在主轴上,非偏心定位液压拉杆套与轴头配合精度为0.03mm。接着把工序1定位端盖安装到轴头上,配合轴头安装使用,轴头与端盖的配合精度为0.01mm。偏心零件安装到φ7圆柱上,利用拉杆穿过φ4.5带锥度通孔配合工序1非偏心定位液压拉杆套使用,使中心轴撑开,撑紧偏心零件。利用定位圆柱件加工定位解决快速装夹的问题达到加工工艺要求。完成偏心零件加工孔φ10和90°锥位尺寸要求。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

▲工序1实体组件

工序二

通过将压板定位液压拉杆套安装到机床液压拉杆上,并将轴头安装在主轴上。接着把工序2定位端盖安装到轴头上,配合轴头安装使用,偏心零件安装到工序2定位端盖φ10台阶,用于精基准安装定位。利用M8螺杆配合定位套和压板实现液压装夹压紧偏心工件,并在压板上安装调节螺钉而达到调整偏心工件装夹夹紧力,完成偏心零件加工孔φ7 尺寸要求。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

▲工序2实体组件

工序三

通过将工序3偏心定位液压拉杆套安装到机床液压拉杆上,并将轴头安装在主轴上。接着把工序3定位端盖安装到轴头上,配合轴头安装使用。偏心零件安装到φ7圆柱上,使用偏心调节件对偏心零件进行调整,并用于加工定位,同时利用拉杆穿过φ4.5带锥度通孔配合3偏心定位液压拉杆套使用,使中心轴撑开从而达到撑紧偏心零件用于安装定位。解决快速装夹的问题达到加工工艺要求。完成偏心零件加工外圆φ16尺寸要求。

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

▲工序3实体组件

 解决偏心零件加工难点——专用组合夹具设计

偏心零件在机械设备上应用非常广泛,但是加工工艺是比较复杂的,主要问题是难把握好偏心距,达到相应公差要求。其中关键是如何进行零件装夹,夹具设计的好坏将直接影响加工的方便性和加工的质量。

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