活塞杆类零件斜楔车削定位夹具设计.pdf

栏 目 主 持 庞 雷 机 床 附件 工装 活塞杆类零件斜楔车削定位夹具设计 一 山东德方液压机械股份有限公司 德州2 5 3 0 0 0 张泽迅闰桂仙 摘要 针对数控 车床加工活塞杆 类产品出现的定位繁琐 不可靠 换 线时间过 长及存在安全隐患等问题 设计 了一种新型斜 楔 定位 央具 弥补 了传 统 定位方 式 的不 足 液 压缸 类产 品在我 公司 占有 较大 比重 在车削活塞杆 的过 程 中 多次 出现定位松动等现 象 从而 造成不 良品的产生 加 之传 统定 位夹具 在更换不 同产 品时 存在 换线时间过长 操作过 于烦 琐等 问题 特设计此新 型斜 楔定 位夹具 并制作成形 经长期 使 用验证 效果 良好 1 加工要求 活塞杆 见图1 主要加工流 程为 齐总长 4 8 0 0 2 mm 然后粗磨外 圆 打中心孔 车两 侧螺纹 铣 扁 半精磨 最后精 磨外 圆 本斜 楔夹具用于齐总长 工序 2 传统心轴定位方式分析 1 传统心轴定位方式如图 2 所示 由主定位体和辅定位体组 成 因主定位体和 辅定位体前后 两部分直径差 别较 大 为加工方 图1 活塞杆 便 通 常采 用焊接形式 制造过 程繁琐 2 此种定位方式换线时 需要把主定位 体和辅定位体全 部 拆除 然后通过 更换不 同长 度的 辅定位体来达 到相应产 品的定 位 需求 换线时 间在2 0 min 以上 时间过长 3 此种定位方式 由于结构 原因 在加工过程 中易松动 不 稳定 4 此种定位方式 由于易松 动 主轴高速运转时 定位易从 主轴孔内飞 出 造成安全事故 5 此种定位方式通过多个 主定位 体 辅定位体 配合完成 故 当更 换不同种类的 活塞杆时 往往需要重新设计制造 3 新型斜楔定位方式分析 1 斜楔 夹 紧机 构 作 用原 理 斜 楔是夹紧机构 中最基本的 一 种形 式 其夹 紧工 件的实例如 5 4 3 2 1 图2 传统心轴定 位方式简图 1 工件 2 三爪自 定心卡盘 3 辅定位体 4 车床主轴 5 主定位体 图3 所示 工件在支承钉上定位而 钻孔 夹具 体上有导槽 将斜楔 插入导槽 中 敲击其 大头 端即可 将工件压 紧 加工完 毕后 敲击 斜楔小头端 便可拔 出斜 楔 取 下工件 由此可见 斜楔 主要是 利用其斜 面移动时所 产生的压 力 来夹紧工件 的 也 即一般 所说的 楔紧作用 2 夹紧力的计算 斜楔受 外加 作用力Q 后 产生夹紧 力 可按斜楔受力的平衡条件求出 取斜 楔为受 力平衡对象 受 力情形如 图4 所示 由图4 可知 支承钉 工件 l l b I 三 E I I 1 I b l I l 图3 斜楔夹紧的应用实例 参磊 籼 旺 4 1 斜楔 与工件相接触 的一面 受 到 工件对其 的反力 即夹 紧力 口 摩擦力F 而斜楔与夹具体相接 触的一面 则受到夹具 体给其 的 反力膈 口 摩擦力F 2 孵 口 F 2 的合 力 为 由静 力平衡 条件可知 Q R s i n a z R 1 j R c o s a 2 2 由式 2 得 胆 盖 3 c o s 又因 F 1 J t a n 1 4 将式 3 式 4 代入式 1 得 Q Jt a n 口 2 J t a n 1 J mn 2 t a n 1 0 t a n C Z 0 2 t a n 5 1 式 中 Q是 作 用在 斜 楔 上 的 外 力 又 称夹 紧作 用 力 是 受Q力作用 后斜 楔产生 的夹 紧 力 N a 是 斜楔 的斜 角 o c 6 1 0 妒 是斜楔与工件间 的摩擦角 4 6 p 是 斜楔 与夹具体 间的摩擦 角 4 6 3 斜楔的 自锁性 一般对 夹具 的夹 紧机构 都要 求具有 自 锁性能 所谓 自锁 也就是一旦 N4 斜楔夹紧受力分析 外加 的夹 紧作用 力Q消失 或撤 除 后 夹紧机构在摩擦力的作用下 仍能保持其 处于夹 紧状 态而不松 开 对于斜 楔夹 紧机构 而言 此 时摩擦 力的方 向应与斜 楔企 图松 开退出的方向相反 见图5 由图5 可知 斜楔要满足 自锁 要求 则必须使 F 1 R s i n a一 2 6 此时式 1 仍成立 但 R c o s a一 2 7 将式 1 与式 7 式 代入 式 6 得 t a n 1 J t a n a一 2 即 1 2 以 8 由此 可 见 为 满 足 斜 楔 自 锁 条件 其斜 角应小于斜楔 与工 件 以及 斜楔与夹具 体之 间的摩 擦 角 与 之 和 通 常取 6 2 6 因此 a l 2 但 考虑 到斜楔 的实际 工作条件 例如 斜 楔与 工件的受压面 的接触不一 定 良好 为 了 自锁更加 可靠起 见 则实际可取a 6 此时t a n 6 0 1 这就是斜楔 自锁斜度 1 1 0 的 由来 4 组成及使用方法 本定 位方式 由辅定位体和 主定位体组 成 由于都 是单体 尺寸变化不 大 容 易制 造 第一次 使用时先 4 2 垂 磊 冷 加 工 0 图5 斜楔自 锁条件的分析 把工件用卡 盘夹紧 到适 当位置 然后从主轴 孔后装入 主定位体 与 工件接触 再用辅定位 体把主定 位体楔 紧 以后使用 时只需正常 上卸工件即可 本 定位方式换 线时无 需把辅 定 位体和主 定位体取 出 只需把 辅 定位体和 主定位体分开 重新调 整到位后 再楔 紧即可 操作方 便 2 m in 之 内即可完成 本定 位方式是 通过两锥 面把 绝 大部分压 力转移 到车床 主轴壁 上 因此更稳定 更可靠 本定 位方式在 主轴锥孔 一侧 堵有 棉纱 既 防定位松动 又不 致 定位飞 出 即使 松动 定位体 也会 留在主轴孔 内 主轴运 转时 就会 出现 响声 操 作者可及 时发 现 不会酿成大的安全事故 本定位 方式 由一 个主定位 体 和一个辅 定位体就 可胜任 目前 车 间所有 活塞杆 的定 位加工任 务 适应 长度范 围3 5 0 6 0 0 mm 简 单 实用 方便 灵活 新 型斜 楔定位方式如图6 所示 5 车 床主 轴 不平 衡 对加 工零件的影 响 车床主轴用于安 装夹持工 件 是工件 的相对位 置 基准和运 动基准 斜楔 夹具 的应 用 可能 会破坏主轴 的动平衡状 态 这将直 接影响加 工零件的尺 寸精度和表面粗糙度值 车 床加工外 圆时 工件随主 轴 作旋转运 动 工件被加 工表面 的几何形状是 由刀具在动 坐标 系 5 4 3 2 1 图6 新型斜楔定位方式简图 1 工件 2 三爪自定心卡盘 3 主定位体 4 车床主轴 5 辅定位体 船型滑块双面偏心圆弧的加工工装 河北饶阳鸿源机械有限公司 衡水0 5 3 9 0 0 李永锋 摘要 本工装的设计制作 不仅解决了偏心圆弧的车削和磨削的加工难题 同时还实现 了多工件的一次装央 同时加工 该 工装操作方便 性能可靠 大大提 高了工件的生产效率和加工精度 1 问题的提出 船型滑块 是钢丝胶管编织 机 上 的一 种重要零部件 主要起 到 导 向作用 为 了使其能够 顺利 且 平稳地 在互相交叉的正 弦曲线状 的环形 槽内运行 就需要通过 特 殊 的设 备或工艺工装来保证该 工 件 的尺 寸精 度和表面粗糙度值 但在 以往的加 工过程 中始终难 以 保障其 质量 为 了保证该 工件 精 度 就需要 通过特殊的加工工 艺 和 工装 本文重点介绍 了为保证 工件精 度而设计的车削 工装和 磨 削工装以及其加工工艺过程 2 工件分析 工件尺寸如图1 所示 技术要 求 渗碳 热 处 理 后 硬 度 5 8 6 2 H R C 渗层深度为0 8 l mm 该零件两侧RI O 0 mm的尺寸公 差 表面粗糙 度值和形位 公差如 图 1 所示 该 工 件 加 工 难 点 有4 个 如 何 保 证 两 侧 圆 弧 R1 0 0 mm的公差 如何控制 两 偏 心圆弧 厚度9 mm的对称 度公差 图1 工件 为0 0 1 5 mm 如何保证热处 理 后两圆弧面相对于基准面曰 的垂直 度公差为0 0 1 5 ra m 如何保证两 圆弧面的表面粗糙度值为0 8 1x m 1 原加工工艺为 圆钢下 料 一 卧 式 车 床 粗 车 外 圆 至 4 8 mm一平端面 一打 中心孔 一粗 车外 圆至 3 6 5 一 mm且 长 度为 1 8 mm 切断 一倒头 一平端 面 一 车 工 件 长 度 至 3 3 n l n l 一 打 中心 孔 立式加 工 中心三爪 自定心卡 盘夹 紧外 圆 3 6 5 mm 铣 削 b 4 8 mmg l 圆为两R1 0 0 5 mm圆弧 面 表 面粗糙 度值为 3 2 u m 渗 碳热处理硬度5 8 6 2 HR C 外圆 磨 顶尖顶紧两外 圆孔 磨外 圆 中的相 对轨迹所决定 工件被加 工表面 几何形状的瞬时 曲率半径 为 尺一 A Y c o s cp 9 由式 9 可知 工件横截面 的几何 形状近似于一个心形线 如 图7 所示 此心形线是一等径 曲 线 即工件的横截面几何形状无 直径误 差 主轴不平衡会影 响工 件表面粗糙度值 使加工表面产 生乱纹 J B 一 一 图7 车削