減少裝夾次數(shù)、提高生產(chǎn)效率,，夾具設(shè)計思路

一往冇前

前 言

如下圖所示的鑄鋁電動機(jī)座殼體,，零件材料為 AL6061。該零件的基本形體為異形殼體,，是三軸用途的電動機(jī)主體,，故其正面與底面應(yīng)垂直和平行且同心度要求很高，并且第3 面(有螺紋面)與上述兩面應(yīng)有較高的垂直度,、同軸度及相互位置尺寸的要求,。加工該零件時, 若采用常規(guī)虎鉗裝夾的方式，則難以保證上述技術(shù)要求及滿足日常生產(chǎn)的效率,，多次裝夾也帶來定位誤差和精度,。

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圖1 鑄鋁電動機(jī)座殼體三維圖

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針對上述問題，今天機(jī)械社區(qū)和大家探討一種能夠在加工中心上使用的氣動翻轉(zhuǎn)夾具設(shè)計。這種夾具設(shè)計不僅保證了裝夾次數(shù)少,、勞動強(qiáng)度低,、精度誤差損失少、一次裝夾多個,、加工精度高,、生產(chǎn)效率高,而且能夠滿足質(zhì)量要求，且操作簡便快捷,、效率高,、安全。那么,，快來一起看看吧~

一,、零件工藝分析

分析零件的結(jié)構(gòu)及工藝特點可知，鑄鋁電動機(jī)座殼體為異形多面體結(jié)構(gòu),，而且加工面兩兩成 90°關(guān)系,。在沒有五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的情況下，對要求高,、難度大的鑄鋁電動機(jī)座殼體進(jìn)行了加工工藝分析,，確定了加工步驟,并設(shè)計了一種氣動翻轉(zhuǎn)夾具，實現(xiàn)了在三軸聯(lián)動數(shù)控加工中心上進(jìn)行加工,。

圖2 工序1

工序如下：工序 1,，在另一加工中心上采用通用的虎鉗裝夾即可完成加工，并且在加工過程中預(yù)加工A,、B兩處,，作為后期加工的工藝定位銷(這兩處對其產(chǎn)品性能及外觀無影響)；工序2和工序3(見下圖),，在該設(shè)計氣動翻轉(zhuǎn)夾具上同時裝夾完成,。

圖3 工序2

二、夾具的工作原理

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點,按常規(guī)加工,，在完成工序2和工序3時,需經(jīng)2次裝夾才能完成,，并且還要保證其相鄰各面的位置精度。為此設(shè)計了一種能同時加工 4 個零件的氣動翻轉(zhuǎn)夾具,，安裝在加工中心進(jìn)行加工,。

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此套夾具主要由底板、活動翻轉(zhuǎn)工作臺,、旋轉(zhuǎn)支 承軸、支承板,、V 型導(dǎo)向限位支承塊,、翻轉(zhuǎn)用氣缸和轉(zhuǎn)向壓緊用氣缸組成。其中,，底板固定在機(jī)床的T型槽中,活動翻轉(zhuǎn)工作臺通過軸承與旋轉(zhuǎn)支承軸連接,，然后與支承板一起安裝在底板上,，通過翻轉(zhuǎn)用氣缸連接，實現(xiàn)活動翻轉(zhuǎn)工作臺形成水平狀態(tài)或垂直于主軸,。轉(zhuǎn)向壓緊用氣缸安裝于活動工作臺上,，對工件起夾緊作用，所有氣缸用氣管分組連接,。

三,、夾具的工作原理
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3.1：V型導(dǎo)向限位支承塊設(shè)計

為了確保翻轉(zhuǎn)工作臺的定位精度,特別設(shè)計了左、右2組共4 件V型導(dǎo)向限位支承塊件,，其不但能夠?qū)崿F(xiàn)雙向定位水平狀態(tài)及垂直狀態(tài)的位置限制,，還可以起到輔助支承力的作用,提高其活動翻轉(zhuǎn)工作臺的剛度，并對翻轉(zhuǎn)用氣缸起到行程限位的作用,；同時還可進(jìn)行實際加工過程中的精度調(diào)校,，因為活動翻轉(zhuǎn)工作臺在實際使用過程中可能會隨著受力時間的原因而產(chǎn)生微量的變形。

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圖4 V型導(dǎo)向顯位支撐塊

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3.2：翻轉(zhuǎn)用氣缸設(shè)計

將翻轉(zhuǎn)用氣缸運動設(shè)計在活動翻轉(zhuǎn)工作臺的中心下部,，其作用是除了均衡推力外,，還可以作為附加的支承，更好地保持活動翻轉(zhuǎn)工作臺的剛度,，同時節(jié)省工作空間及收縮不必要的加工避空,。

圖5 翻轉(zhuǎn)用氣缸位置圖

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3.3：轉(zhuǎn)向壓緊氣缸設(shè)計

零件采用一面兩銷定位裝夾在活動翻轉(zhuǎn)工作臺上，并通過轉(zhuǎn)向壓緊氣缸一次同時完成4個工件的夾緊,。在夾具設(shè)計中運用轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊工件,，能夠更好地節(jié)省夾緊時的占用空間,提高裝夾更換工件的效率，更主要的是可以對其夾持力進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整,，不至于壓壞工件或者使工件變形,。裝拆工件時，上,、下2面共10個轉(zhuǎn)向壓緊氣缸同時將壓塊提升或下壓,，這樣就有取件的空間，壓塊大致位于工件的對稱面,，均衡下壓力,，從而達(dá)到夾緊的效果。轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊前,、后狀態(tài)如下圖所示,。

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圖6 轉(zhuǎn)向壓緊氣缸前、后狀態(tài)

四,、夾具的使用

在夾具翻轉(zhuǎn)用氣缸推出時,轉(zhuǎn)向壓緊氣缸打開, 將零件通過一面兩銷定位裝夾,，轉(zhuǎn)向壓緊氣缸閉合后壓緊工件，翻轉(zhuǎn)用氣缸保持推出狀態(tài)，這時工件背部的V型導(dǎo)向限位支承塊是完全貼合的,，啟動CNC 進(jìn)行此面加工,夾具在工序2的狀態(tài)如下圖所示,。

圖7 夾具在工序 2 的狀態(tài)

加工完上述面后，轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊的動作保持不動,，翻轉(zhuǎn)用氣缸收縮,，令活動翻轉(zhuǎn)工作臺作 90°翻轉(zhuǎn)，通過工件側(cè)面的 V 型導(dǎo)向限位支承塊作用,，從而保證其垂直度及旋轉(zhuǎn)前后的位移誤差,，這樣就實現(xiàn)了1次裝夾加工2道工序，從而高效率與最大化地降低了精度損失,。夾具在工序3的狀態(tài)如圖下所示,。

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圖8 夾具在工序 3 的狀態(tài)

上述工件的加工均采用成型刀一次性加工完成。因為零件本身是鋁鑄件殼體,其壁薄,、異型,，加工余量少，且有圓度等要求,，若采用行走軌跡進(jìn)行圓加工,，會產(chǎn)生加工中變形及成品橢圓；而采用成型刀是通過軸心旋轉(zhuǎn)加工,，獲得的圓尺寸會比走軌跡的更圓,，而且可使加工更快捷,加工殼體圓上各點受力均衡，從而保證加工精度與生產(chǎn)效率,。

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結(jié) 語

在數(shù)控加工中氣動夾具已經(jīng)成為一種很廣泛的裝夾方式,，正被越來越多地運用到實際的鑄件加工中去，更由于它制造比較方便,裝夾快捷,，更適合大批量的零件加工,，因此要大力發(fā)展氣動夾具，通過氣動夾具來更好地配合CNC的加工,，則能更好地提高生產(chǎn)效率與加工精度,。

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