不锈钢球形连接件夹具设计

摘 要 随着科学技术的发展 数控技术已经广泛运用到工业控制的各个领域 尤其在机械制造业 应用十分广泛 而中国作为一个制造的大国 掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相 当重要的 在机械零件的加工中特别是数控车床 经常要加工特形面的工件 类似于一些球形 连接件 在加工过程中设计出专门夹持球形的夹具 取得了显著的效果 关键词 普通车床 球形连接件 夹具 零件图的车削加工工艺分析 一 零件图分析 由零件可知道 如图 1 1 所示 定义加工零件毛坯为铸件304不锈钢球形连接体 1 提出问题 在车床加工中经常会碰到需要加工圆球型连接件 这是一个典型的球型连接件 它由两个球体 以及内孔所组成 按照车削工艺分析要先把大圆的内孔加工出来 再加工小圆的内孔 这样一 来问题就来了 因为球体是圆的如果按照通常的做法是 用三爪卡盘装夹 但三爪卡盘是不能 把圆球夹牢的 而且会把球体外表面夹坏 显然用普通的方法是不能够很好的完成该工件车削 所以就必须研制出一套专用的夹具来进行辅助加工 2 分析问题 在机械制造中 为完成需要的加工工序 装配工序及检验功能等 使用着大量的夹具 利用夹 具 可以提高劳动生产率 提高加工精度 减少废品 扩大机床的工作范围 改善操作者的劳 动条件 因此 夹具是机械制造中一项重要的工艺装备 由 图1 1 可知 球形连接件内孔 67 8 64 3 28 尺寸公差精度和内表面粗糙度及同轴 度要求高 使用四爪卡盘夹持工件找正并夹紧球形连接件时 装夹工件力用大了会造成零件加 工完成后 卸下零件 67 8 64 3 28 尺寸公差产生超差 破坏了原来的尺寸 若夹紧力用小了往往会发生工件颤抖或松动 进而 出现不良次品 废品的加工质量问题 在普通型车床6132a型车床 用四爪卡盘装夹工件 由于球形连接件是圆的 根本无法装夹定 位 球形工件就算勉强装夹了 定位也一样是个难题 严重时发生零件变形松动出现零件报废 及工件飞出的危险 难以保证球形连接件的加工精度要求 3 解决问题 根据以上分析 综合考虑零件外形 及现有三爪 四爪卡盘对该零件安装定位都不可能完成 为此 我查阅了相关资料 请教了很多机械行业的老师傅 确定了解决问题的办法 针对球形 连接件的工艺特性 专门设计了两套车削夹具 该车削夹具不但定位方式精准灵巧合理 而且 还做到了零件装夹紧时非常快捷方便 并使零件夹紧状态非常牢固 使该工件的同轴度 平行 度 中心度的垂直度 内圆尺寸公差及表面粗糙度均达到了技术要求 并且使加工效率得到了 提高 切实保证了车一次工序各部位加工尺寸质量的优良稳定可靠 达到了提高和保证 并且 彻底杜绝了因为工件松动造成工件飞出的危险现象发生 二 球形连接件加工工艺的分析 1 加工工艺 1 用内孔刀 如图2 1 粗加工 60mm孔及m60 x3孔 留余量0 5mm 2 用反向刀粗加工 67 8 0 0 1 mm 长度10 8mm 3 精车 60mm及m60 x3孔至尺寸要求 4 用螺纹车刀粗精车螺纹及m60 x3至长度要求 5 用反向刀精车 67 8 0 0 1 mm 至尺寸要求 2 保证球形连接件技术要求方法 球形连接件零件是机械中精度要求较高的重要零件之一 球形零件主要加工表面是内孔 外形 和端面 这些表面不仅有形状精度 尺寸精度和表面粗糙度的要求 而且彼此间还有较高的位 置精度要求 车削球形类工件必须高度重视如何保证这些技术要求 因此应选择合理的安装方 法和车削工艺 1 在一次安装中完成加工 在单件小批量车削球形工件生产中 可以在一次安装中尽可能把工件全部或大部分表面加工完 成 这种方法不存在因安装而产生定位误差 如果车床精度较高 可获得较高的形位精度 但 采用这种方法车削时 需要经常转换刀架 尺寸较难掌握 切削用量也需要经常高变 对于车床 大多采用在一次安装中完成主要表面的加工 这样即可保证精度又可提高劳动生产 率 2 以内孔为基准保证位置精度 车削中 小型的球形 带轮 齿轮等工件时 一般可用已加工好的内孔为定位基准 三 夹具设计 在生产实践中 灵活应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题 使加工的零件完全达 到工艺要求 保证了产品质量 且大大提高了工作效率 减少加工时间 针对球形连接件的加 工 按照过去的方式 直接用分度头装夹 这样做操作十分劳神 效率极低 经检测 加工误 差太大 无法满足工艺要求 于是我便认真地研究了 球形连接件 的有关定位 形位公差及 精度要求 认为 难点就是球形装夹比较困难 用传统的方式 时间难以确定 定位不好 工件误差大 在加工 时还有可能产生飞工件 使普通6132a车床加工出质量合格的球形连接件零件 因此设计了球形连接件的新型车削夹具 该新型车削夹具 不但定位方式精准灵巧合理 而且 还做到了零件装夹紧时非常快捷方便 并使用零件夹紧状态非常牢固 由于球形连接件比较特 殊 根据工艺要求需要有两套夹具才能加工出符合工艺尺寸的球形连接件零件 加工的专用车 削夹具的结构及装配图 如图 3 1 所示 该车削夹具是由正反两面圆柱体组成 圆柱内挖成球形连接工件大球型的凹模 侧面是限制定 位的球形连接轴的定位孔 这个夹具设计制造取得成功后 提出并制定了更加先进合理的加工 工艺流程优化改进方案 改变了原来难装夹 要划线校正 取消 减少了不必要时间 由于该球形连接件 采用单一的夹具难以保证其加工质量 因此经过对零件的分析 需设计制 定了第二套夹具 如图 3 2 图 3 3 所示 由于采用了两个车削夹具的制作新工艺 使该工件的同轴度 平行度与中心线的垂直度 及内 圆尺寸公差 倒角尺寸公差均达到了技术条件要求 并且使加工效率得到了提高 切实保证了 车削各部位加工尺寸的优良可靠 达到了提高和保证了980tb型车床型车床球形连接件的加工 质量 并且彻底杜绝了因为工件松动造成的挤碎车刀及工件飞出的危险现象发生 四 夹具使用效果 使用了专用夹具后 就原来通用卡盘不能安装零件 用了设计的夹具后 效率比之前增加了两 倍 因此 在保证零件的质量前提下 减轻操作者的劳动强度 加工成本大大降低 生产率达 到预期效果 做到 安全 优质 高产 低消耗