減少裝夾次數(shù),、提高生產(chǎn)效率，夾具設(shè)計(jì)思路

一往冇前

前 言

如下圖所示的鑄鋁電動(dòng)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(dòng)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(shí), 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(lái)定位誤差和精度。

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圖1 鑄鋁電動(dòng)機(jī)座殼體三維圖

針對(duì)上述問(wèn)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(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具設(shè)計(jì),。這種夾具設(shè)計(jì)不僅保證了裝夾次數(shù)少、勞動(dòng)強(qiáng)度低,、精度誤差損失少,、一次裝夾多個(gè)、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(jiǎn)便快捷、效率高,、安全,。那么，快來(lái)一起看看吧~

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一,、零件工藝分析

分析零件的結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)可知,，鑄鋁電動(dòng)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(dòng)數(shù)控加工中心的情況下,，對(duì)要求高、難度大的鑄鋁電動(dòng)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(jì)了一種氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具，實(shí)現(xiàn)了在三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心上進(jìn)行加工,。

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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(guò)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(duì)其產(chǎn)品性能及外觀無(wú)影響)；工序2和工序3(見下圖),，在該設(shè)計(jì)氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)夾具上同時(shí)裝夾完成,。

圖3 工序2

二、夾具的工作原理
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根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),按常規(guī)加工,，在完成工序2和工序3時(shí),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(jì)了一種能同時(shí)加工 4 個(gè)零件的氣動(dòng)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(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)、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(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)通過(guò)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(guò)翻轉(zhuǎn)用氣缸連接,，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)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(dòng)工作臺(tái)上,，對(duì)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

3.1：V型導(dǎo)向限位支承塊設(shè)計(jì)

為了確保翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度,特別設(shè)計(jì)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(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的剛度,，并對(duì)翻轉(zhuǎn)用氣缸起到行程限位的作用；同時(shí)還可進(jìn)行實(shí)際加工過(guò)程中的精度調(diào)校,，因?yàn)榛顒?dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)在實(shí)際使用過(guò)程中可能會(huì)隨著受力時(shí)間的原因而產(chǎn)生微量的變形,。

圖4 V型導(dǎo)向顯位支撐塊

3.2：翻轉(zhuǎn)用氣缸設(shè)計(jì)

將翻轉(zhuǎn)用氣缸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)在活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)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(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的剛度，同時(shí)節(jié)省工作空間及收縮不必要的加工避空,。

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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(jì)

零件采用一面兩銷定位裝夾在活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)上,，并通過(guò)轉(zhuǎn)向壓緊氣缸一次同時(shí)完成4個(gè)工件的夾緊。在夾具設(shè)計(jì)中運(yùn)用轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊工件,，能夠更好地節(jié)省夾緊時(shí)的占用空間,提高裝夾更換工件的效率,，更主要的是可以對(duì)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(shí),，上、下2面共10個(gè)轉(zhuǎn)向壓緊氣缸同時(shí)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(duì)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(shí),轉(zhuǎn)向壓緊氣缸打開, 將零件通過(guò)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(shí)工件背部的V型導(dǎo)向限位支承塊是完全貼合的，啟動(dòng)CNC 進(jìn)行此面加工,夾具在工序2的狀態(tài)如下圖所示,。

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圖7 夾具在工序 2 的狀態(tài)

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加工完上述面后,，轉(zhuǎn)向壓緊氣缸壓緊的動(dòng)作保持不動(dòng)，翻轉(zhuǎn)用氣缸收縮,，令活動(dòng)翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)作 90°翻轉(zhuǎn),，通過(guò)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(shí)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,。

圖8 夾具在工序 3 的狀態(tài)

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上述工件的加工均采用成型刀一次性加工完成,。因?yàn)榱慵�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(huì)產(chǎn)生加工中變形及成品橢圓,；而采用成型刀是通過(guò)軸心旋轉(zhuǎn)加工，獲得的圓尺寸會(huì)比走軌跡的更圓,，而且可使加工更快捷,加工殼體圓上各點(diǎn)受力均衡,，從而保證加工精度與生產(chǎn)效率。

結(jié) 語(yǔ)

在數(shù)控加工中氣動(dòng)夾具已經(jīng)成為一種很廣泛的裝夾方式,，正被越來(lái)越多地運(yùn)用到實(shí)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(dòng)夾具，通過(guò)氣動(dòng)夾具來(lái)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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