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淺談加工中心夾具的設(shè)計(jì)方法
閱讀:107 發(fā)布時(shí)間:2020-8-11文章預(yù)覽:
1前言
隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,加工中心夾具己成為機(jī)械加工中不可缺少的一種輔助裝備,它既可以提髙工件的加工精度,保證加工質(zhì)量,也可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,使生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此,加工中心夾具在機(jī)械加工中發(fā)揮著重要的作用[1]。
在機(jī)械加工中,對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的、加工部位多的工件,就不能用一般的夾具進(jìn)行裝夾,需要設(shè)計(jì)夾具。加工中心夾具fc要應(yīng)用于成批、大量的生產(chǎn)中,具有普通夾具的優(yōu)點(diǎn),但是它具有制造成本高,周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此,要綜合考慮工件的生產(chǎn)批量和制造成本,合理的設(shè)計(jì)出加工精度髙、經(jīng)濟(jì)效益好的夾具。那么,研宂加工中心夾具的設(shè)計(jì)方法就有著非常重要的意義。
2加工中心夾具的設(shè)計(jì)的基本要求
加工中心夾具是一種能夠保證工件相對(duì)于
加工中心和刀具占據(jù)正確位置,且使工件被夾緊,便于加工或檢測(cè)的工藝裝備。在加工中心夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先要通過(guò)設(shè)計(jì)出合理定位方案、夾緊方案等來(lái)保證工件的加工精度,同時(shí)還要保證設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理,便于加工制造、安裝和維修,操作簡(jiǎn)便、省力、安全可靠,排屑方便,能夠提高生產(chǎn)率和降低成本。
3加工中心夾具的設(shè)計(jì)方法
加工中心夾具主要由夾具體、定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蛟?/span>件和其他裝置或元件等組成。夾具設(shè)計(jì)時(shí),主要是從這幾個(gè)方面著手考慮,首先是根據(jù)工件的生產(chǎn)批量和工件的零件圖、工序圖對(duì)工件進(jìn)行工藝分析,擬定加工的工藝路線;然后對(duì)工件要加工的工序確定定位方案、夾緊方案以及夾具體的設(shè)計(jì),并且進(jìn)行精度分析和經(jīng)濟(jì)性分析;后繪制裝配總圖。
3.1零件加工工藝過(guò)程分析
首先根據(jù)被加工工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料及設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)資料等,明確工件的生產(chǎn)綱領(lǐng),確定生產(chǎn)類(lèi)型,并且對(duì)工件進(jìn)行工藝分析,確定工件主要加工表面的工序尺寸、形狀位置精度、定位基準(zhǔn)面和夾具上的夾緊力作用點(diǎn)、大小及方向;然后在工件工藝分析的S礎(chǔ)上,確定毛坯的制造方式,制定出工件的加工工藝路線;后確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差,整個(gè)工藝系統(tǒng)中加工中心、刀具、夾具的需用情況。
3. 2加工中心夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2. 1工件定位方案的設(shè)計(jì)
在機(jī)W加工|,為了加工出合格的零fl_, I:件在加工中心L與夾具、刀具必須保持正確的相對(duì)位置。因此,工件的正確定位顯得尤為重要..C件定位方案的設(shè)計(jì),首先要按照I:忭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工要求來(lái)確定應(yīng)限制的自由度,然后選擇或設(shè)計(jì)合適的定位元件來(lái)保證工件在加工中心或夾具中的正確加工位置,從而來(lái)滿足工件的IjIM:要求。丨I.體設(shè)計(jì)方法如下:
(I )按照加I:要求確定工件所需限制的|'丨由度。I:件定位的實(shí)質(zhì)就是限制工件的自由度,確定工件在夾具上的正確位置。*限制工件的六個(gè)自由度,使工件在夾具中的位置被確定,稱為*定位,這種定位方式適用于工件自由度需要*被限制的情況;也有一些特殊情況,如,只需限制工件的部分自由度就能滿足工件的加工要求的不*定位;另外,有時(shí)為了提高工件定位的穩(wěn)定性和剛度,在一定條件下也可采用過(guò)定位。在設(shè)計(jì)時(shí)自由度的限制要具體視情況而定。
(2) 定位基準(zhǔn)的選擇。合理地選擇定位基準(zhǔn)對(duì)于保證加工精度和確定加工順序都有決定性的影響[2]。在工件定位裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中,要按工件的工藝基準(zhǔn)選擇原則,遵循“基準(zhǔn)重合"和“基準(zhǔn)統(tǒng)一"原則,盡量選用精基準(zhǔn)定位。
(3) 定位元件的選擇。定位元件的選擇要根據(jù)所需限制的自由度數(shù)及定位基準(zhǔn)面的形狀來(lái)確定,通常定位基準(zhǔn)面有平面、外圓柱面、內(nèi)孔表面等。
當(dāng)工件以平面定位時(shí),可選用的定位元件有主要支承(固定支承、可調(diào)支承、自位支承)和輔助支承。固定支承有支承釘和支承板兩種,圓頭支撐釘主要用于粗基準(zhǔn)定位,而平頭支撐釘及支撐板主要用于精基準(zhǔn)定位;當(dāng)工件定位基面是臺(tái)階面或毛坯尺寸變化較大時(shí),可采用可調(diào)支承;另外自位支承主要用于工件以毛坯面定位或剛性不足的場(chǎng)合,其作用相當(dāng)于一個(gè)固定支承,只限制一個(gè)自由度;輔助支承不起定位作用,可用來(lái)提髙工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性。工件以圓孔定位時(shí)可選用的定位元件有定位銷(xiāo)、圓柱心軸、圓111:銷(xiāo)、111:沒(méi)心軸。工件以外l_f柱面記丨卜I.丨丨」選用的記位元f卜有v形塊、定位套、半圓套。
(4) 定位誤差的計(jì)算。定位誤差的大小也是判斷定位方案設(shè)計(jì)是否合理的一個(gè)重要指標(biāo),因此定位誤差的計(jì)算也是非常重要的。造成定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合以及定位S準(zhǔn)的位移誤差兩個(gè)方面,在計(jì)算定位誤差時(shí),要分別計(jì)算出基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差,后利用合成法求出定位誤差,只要所產(chǎn)生的定位誤差小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的1/3 - 1/5,即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求,它的設(shè)計(jì)是合理的。
3.2.2工件夾緊方案的設(shè)計(jì)
為了保證被加工的工件在加工中心上占據(jù)的正確位置不在切削力、離心力等外力的作用下發(fā)生變化,就要求夾緊方案的設(shè)計(jì)能夠保證工件在夾具中的位置穩(wěn)定可靠,保證加工質(zhì)量。同時(shí)在設(shè)計(jì)N?要求夾緊裝置構(gòu)P_J易于擊J造,具f i以好的Wi構(gòu)1:藝il-: 1L火緊力大小合適。因此,要設(shè)計(jì)出正確的夾緊方案,可以從夾緊力和夾緊裝置兩個(gè)方面來(lái)考慮:
(1) 確定夾緊力。-套夾緊裝置的設(shè)計(jì)的優(yōu)劣,很大程度上取決于夾緊力的設(shè)計(jì)是否合理[3] ?夾緊力包括大小、方向和作用點(diǎn)三要素,一般根據(jù)工件的特點(diǎn)、加工要求、切削力以及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式來(lái)確定。在夾緊裝置的設(shè)計(jì)中,夾緊力方向應(yīng)朝向主要限位面;夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi),應(yīng)落在工件剛性較好的部位上,應(yīng)靠近工件的加工表面;夾緊力大小要適當(dāng),過(guò)大會(huì)使工件變形,過(guò)小則會(huì)使工件松動(dòng)。夾緊力大小的計(jì)算可采用經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法時(shí),一般是進(jìn)行概略的估算;也可采用分析計(jì)算法,根據(jù)工件在切削力、夾緊力作用下進(jìn)行靜力平衡計(jì)算,算出理論夾緊力,再乘上安全系數(shù),作為所需的實(shí)際夾緊力。
(2) 夾緊裝置的確定。夾緊裝置由動(dòng)力裝置和夾緊機(jī)構(gòu)組成。動(dòng)力裝置的作用是產(chǎn)生夾緊力,夾具上常用的動(dòng)力裝置有液壓裝置、氣壓裝置、電動(dòng)裝置、氣液聯(lián)動(dòng)裝置。夾緊機(jī)構(gòu)的主要作用是在工件夾緊過(guò)程中起到力的傳遞作用,常用的夾緊機(jī)構(gòu)有斜換夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾緊機(jī)構(gòu)。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,行程小,但自鎖性差,常與其他結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用;螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,夾緊可靠,夾緊行程大,自鎖性能好,應(yīng)用廣泛;偏心夾緊機(jī)構(gòu)由于夾緊力和夾緊行程小、自鎖性能差,一般用于切削力不大、振動(dòng)較小的場(chǎng)合。
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結(jié)束語(yǔ):
在現(xiàn)代生產(chǎn)中,加工中心夾具是一種*的裝備,它直接影響著工件加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)制造成本等。因此,夾具在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)保證夾具操作方便,拆裝、維修簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,制造成本低,各個(gè)裝置的方案設(shè)計(jì)合理,都具有足夠的強(qiáng)度和剛度,結(jié)構(gòu)工藝性好,能夠保證工件的加工精度。