双工位铣双槽铣削夹具设计 (1).pdf

模具制造 2010年第1期 双工位铣双槽铣削夹具设计 李树清 广东省韶关市技师学院 广东韶关512026 摘要 详细介绍了双工位铣双槽铣削夹具的设计制造工艺 该夹具结构简单 定位精度高 工件安装拆方便快捷 关键词 双工位 铣双槽 夹具设计 中图分类号 TG75文献标识码 B文章编号 1671 3508 2009 10 53 533 Design of Milling Clamp of Double Position Milling Double Groove Abstract Introduced in detail design and manufacture technology of double position milling double groove milling clamp the structure of clamp is simple location precision is high high positioning accuracy workpiece demolition convenient Key words double position milling double groove clamp design 1引言 车床尾座顶尖套筒 见图1 零件的特点是 外形 为圆柱形工件 但内孔很难用作定位 每件工件有两 条对称 且规格完全不同的槽 其中一条是 键槽 另 外一条是油槽 槽的长度比较长 尺寸精度和形位精 度较高 因此在加工过程中保证零件的形位精度是 一个技术难题 开始试制时是在普通卧式铣床上用机用虎钳逐 个校正 夹紧工件 装夹之前必须逐件划出对称中心 线 然后再铣削宽度为12mm的圆弧形半封闭键槽 最后反过来校正 夹紧再铣削R3mm的圆弧形半封闭 油槽 由于该零件宽度为12mm键槽对工件轴线的对 称度公差为0 10mm 平行度公差为0 08mm 槽半径为 R3mm的圆弧形油槽 其圆心要求在轴的圆柱面上 且 键槽与油槽的对称面应在同一平面内 反面夹紧时 容易错位 加工出来的第一条键槽与第二条油槽之间 的形位精度较难满足图纸要求 加工效率也比较低 另外也尝试过利用分度头加尾座顶针 外加千斤顶 对工件进行逐件划线 校正夹紧 加工 但其效果仍然 不理想 后来改用 双工位铣双槽铣削夹具 见图2 加工该零件 则解决了由于划线 装夹 校正以及操作 者熟练程度等因素的限制而对车床尾座顶尖套筒零 c 对生成的刀具路径进行刀具路径检查 检查结 果如图18所示 由此可检测出R0 5mm刀具在加工时 所需要的最小避空和刀柄最小长度 图15刀尖参数设置图16刀柄参数设置 图17夹持参数设置图18检查结果 3结束语 针对深型腔模具中刀具长度和避空的检测 PM 软件的刀具 刀柄碰撞检测功能能很好地解决这一问 题 从而使编程人员在进行CNC编程时能够合理 安 全地使用刀具 从而加工出合格的工件 56 模具制造 2010年第1期 件两对称槽加工所造成的影响 该夹具是将每件车 床尾座顶尖套筒零件用一对V形铁安装 同时通过轴 向止推 定位销 准确定位 与另一对V形铁和轴向止 推 定位销 之间错开间隔为112mm 由于键槽和油槽 的长度不等 为了能同时加工完毕 可将两个止推定 位销的位置前后错开 而且安装铣削圆弧形油槽 时 利用一对直径为 12mm的定位销将宽度为12mm 的键槽准确定位 这样可以一次安装两件车床尾座 顶尖套筒零件同时加工 在普通卧式铣床上 从而保 证了两槽的形位精度 并且提高加工效率 经实际使 用 效果良好 既解决了产品加工难题 又提高了产品 加工效率 更重要得是还大大提高了学生的夹具设 计 制造能力 调动了学生学习相关知识的积极性 夹 具实物投入实际生产 是一次理论与实践的结合 因 此受到了学校领导的公开表扬与奖励 图1车床尾座顶尖套筒 2被加工零件工艺分析 车床尾座顶尖套筒零件的具体要求如图1所示 车床尾座顶尖套筒零件除宽度为12mm的键槽和 半径为 R3mm 的油槽外 其余外圆及两端面均已加 工 本工序的加工要求是 1 键槽宽12 0 07mm 键槽对工件轴线的对称度 公差为0 10mm 平行度公差为0 08mm 控制键槽深度 并保证达到图纸规定的尺寸为65 8mm 键槽轴向长 度尺寸为282mm 2 油槽半径为R3mm 其圆心在轴的圆柱面上 油槽长度尺寸为170mm 3 键槽与油槽的对称面应在同一平面内 铣削车床尾座顶尖套筒键槽与油槽时 采用两把 铣刀同时进行加工 如图2所示 图2适合用于大批 生产中的夹具 在工位I上用直径 110mm 宽12mm 内孔直径为 27mm的三面刃盘铣刀铣键槽 工件以 外圆和端面在V形块5 8和轴向止推 定位销 9上定 位 限制了工件的五个自由度 在工位II上 用直径 100mm 刀具外圆最大直径 106mm R3mm 内孔直径为 27mm的圆弧形盘铣 刀铣油槽 工件以外圆 已加工过的键槽和端面作为 基准定位 在V形块11 13 圆柱 定位销 12 14 圆柱 定位销 12 14仅对宽度12mm键槽定位 和轴向止 推 定位销 15对工件作完全定位 限制了工件的6个 自由度 由于键槽和油槽的长度不等 为了能同时加 工完毕 将两个轴向止推 定位销 的位置前后错开 60 0 3 7 0 8 0 02 170 0 3 342 0 12 0 07 65 8 R3 0 03 图2双工位铣双槽铣削夹具总装图 141513 121110 65 789 1 600 A A A A 112 工件 55 230 工位1 工位2 12 3 4 26 1518 181 132 18h8 61 2 2 70 8 1 夹具体2 6 螺栓 3 压板4 对刀块 5 8 11 13 V形块 7 9 10 12 14 15 定位销 0 03 57 模具制造 2010年第1期 112mm 零件装夹时利用一对压板螺栓 两个M16mm螺 栓 采用手动夹紧 为了使压板均匀地夹紧工件 夹 紧时采用的压板为圆弧夹紧面 如图3所示 其曲率 半径略大于工件的半径 且夹紧力的作用线落在 区 域内 N为接触点的法线 与垂直方向的夹角 相对 比较小 因此能保证夹紧稳定 可靠 如图4所示 图3压板 图4夹紧力着力点示意图 1 V形铁2 工件3 压板 键槽与油槽的加工方法是 刀轴上分别安装3面 刃盘铣刀和圆弧形盘铣刀 一次性同时加工键槽和油 槽 3夹具设计工艺 3 1夹具的工作原理 双工位铣双槽铣削夹具设计的指导思想是 采用 快速准确定位 零件放在V形铁上 且其中一端面与 轴向止推销接触 两件同时安装 加工的原则 在普 通卧式铣床上对车床尾座顶尖套筒零件槽加工是利 用一对V形块和 定位销 定位 带圆弧面压板螺栓夹 紧工件 这样就能保证工件的形位精度 也就是说确 保了车床尾座顶尖套筒零件铣削加工质量 其原理 是 利用底板导向定位键与铣床本身T型槽 精密 配合 用于车床尾座顶尖套筒零件定位的V形块和键 槽 定位销 其 轴线 则与底板突出导向定位键平 行 两把铣刀之间利用专用套筒保证距离为132mm 通过对刀块与塞尺对刀以保证所加工槽的对称度和 深度 从而保证两件工件的加工质量 3 2夹具的结构组成 该夹具的结构主要由以下几部分组成 第一部分是底板 见图5 底板当中的两个突出导 向定位键直接与普通卧式铣床 X6132B T型槽配合 连接 A 图5底板 第二部分是V形块 见图6 图7 以及V形块定位 销和紧固V形块螺栓 第三部分是轴向止推 定位销 见图8 第四部分是对刀块 见图9 第五部分是 12mm键槽 专用定位销 3 3夹具的组装工艺 1 底板的安装 将底板放在工作台中间位置 利 用底板突出导向定位键与铣床本身T型槽的 精密 配合 然后利用两个M16mm螺栓将底板紧固 紧固之 前将底板往T型槽一侧推 然后再用百分表 检查校 114 20 7 35 6 12 30 88 55 30 20 R35 8 Fw Fw 90 1 2 3 N N NN 132 0 02 181 A A AA 230 132 600 B B B B 23 0 184 0 1 250 0 1 84 0 1 40 251 0 1 134 0 1 38 58 模具制造 2010年第1期 正 底板基准面与纵向工作台平行 以保证其平行 度 2 对刀块的安装 将对刀块 见图9 安装在底板 的工位 上 首先校正对刀块工作面平行于工作台 纵向 并保证跟底板基准面的尺寸202 181 21 mm 最后利用两个M10mm内六角螺栓将对刀块锁紧 3 V形块1 2的安装 将V形块1 2 见图6 安装 在底板的工位 位上 首先校正V形块1和V形块2 的工作面平行于工作台纵向 并保证跟对刀块的尺寸 57 11 46 mm 最后利用4个M10mm内六角螺栓将 V形块1 2锁紧 图6V形块1 2 4 V形块3 4的安装 将V形块3 4 见图7 安装 在底板的工位 位上 首先校正V形块3和V形块4 的工作面平行于工作台纵向 并保证跟对刀块的尺寸 189 11 132 46 mm 最后利用4个M10mm内六角螺 栓将对刀块锁紧 图7V形块3 4 5 直径 10 0 018mm销孔配钻 配铰 第一步 安装 并校正夹具D面平行于纵向工作台 夹具反装 第二 步 利用直径 9 8mm钻头配钻孔 第三步 配铰直径 10 0 018mm销孔 最后利用 10mm标准圆柱销将对刀块 和V形块定位在底板工位 工位 上 见总装图2 6 轴向止推 定位销 的安装 分别将两个轴向 止推 定位销 见图8 安装在底板的工位 和工位 上 7 装夹车床尾座顶尖套筒零件 分别将两件车 床尾座顶尖套筒零件放在两对V形铁上 然后分别用 两个M16mm螺栓与压板将零件夹紧 见图2 8 铣削车床尾座顶尖套筒零件键槽与油槽 键 槽与油槽的加工工序为 键槽 油槽 首件加工时可 利用一件旧的车床尾座顶尖套筒零件安装在工位 上 正常加工时则将未加工的工件安装在工位 已 经铣削键槽的另外一件安装在工位 上 9 卸下车床尾座顶尖套筒零件 分别松开两个 M16mm螺母 将铣削完键槽和油槽的两件车床尾座 顶尖套筒零件卸下 再将另外两件车床尾座顶尖套筒 零件 其中一件已加工好键槽 安装到夹具原位置 然 后重复上述过程进行铣削槽加工 3 4夹具设计制造工艺 1 底板 见图5 的设计加工 外形尺寸是根据被加工零件尺寸 工位 和工 位 的V形块大小 轴向止推 定位销 对刀块以及 两槽相互错开的位置 用于压紧工件用的压板与螺栓 的位置等因素确定 底板材料选用HT200铸铁 底板主要加工步骤 a 刨削600 230mm长方体 b 将已经粗加工好的长方体用平面磨床磨削至符 合图纸要求 c 在数控铣床上校正 安装底板并铣削与铣床T 型槽配合的导向定位键至符合图纸要求 然后分别按 图纸标注要求钻削18个M10mm的螺纹底孔以及2个 17 0 027mm 安装轴向定位销孔 销孔应留出铰削余 量 d 在铣床上校正 安装底板 并铣削深度为 15mm 宽度为40mm的台阶 最后铣削尺寸为17mm 半通槽 e 按要求攻18个M10mm内螺纹 0 90 108 0 1 84 0 1 65 0 1 12 0 1 47 0 1 120 0 02 A A B A A B 12 0 018 0 2 10 0 018 0 4 11 6024 92 0 02 0 34 0 1 34 0 1 0 0 5 34 30 B B 0 A A 90 B B B A 4 11 12 0 01802 10 0 018 0 6024 84 0 112 0 1 141 0 1 167 0 1 92 0 02 34 0 1 34 0 1 5 34 30 0 47 0 1 0 20 0 1 0 B 0 59 模具制造 2010年第1期 2 V形块 见图6 设计加工 以其中一件V形块 为例 外形尺寸是根据被加工零件尺寸以及用线切 割加工V形块时的零件装夹位置等因素确定 V形块材料选用HT200铸铁 3件 V形块主要加工步骤 a 刨削108 110 55mm 将外形尺寸放大是在切 割时除长度方向两个端面之外 剩下的所有面均一次 切割完成 长方体 b 利用平面磨床磨平所有面 保证形位精度 c 利用线切割按图纸要求切割V形块 d 在数控铣床上分别校正 安装V形块 按要求 铣削 然后钻螺栓孔 3 轴向止推 定位销 见图8 的设计加工 尺寸设置是根据被加工零件尺寸等因素确定 其外形尺寸 材料选用45钢 2件 加工 a 按要求车削 留磨 b 按图纸要求磨削 图8轴向止推定位销 4 对刀块 见图9 的设计加工 尺寸设置是根据被加工零件尺寸以及安装定 位等因素确定其外形尺寸 材料选用45钢 加工 a 刨削130 110 52mm 将外形尺寸放大是在切 割时所有面一次切割完成 长方体 b 利用平面磨床磨平所有面 保证形位精度 c 利用线切割按图纸要求切割保证尺寸85 8mm 和21mm d 在数控铣床上分别校正 安装对刀块 按要求钻 螺栓孔 e 按要求铣削其余部分 4车床尾座顶尖套筒零件加工定位 误差 分析 1 由于车床尾座顶尖套筒零件用螺栓紧固 在 整个加工过程中均处于锁紧状态 因此车床尾座顶尖 套筒零件与V形块之间不存在定位误差 2 由于V形块利用圆柱销通过过盈配合定位在 底板上面 并分别用4个M10mm螺栓紧固在底板上 在整个加工过程中均处于锁紧状态 因此V形块与底 板之间的误差完全满足要求 综上分析此夹具在使用过程中能够满足图纸要 求 而且该夹具经过近5年的使用 效果理想 完全符 合厂家的要求 图9对刀块 5结束语 该夹具具有夹具结构简单