第三章自动线的辅助设备(3)

2 2自动线上的夹具 自动线上所采用的夹具 可归纳为两种类型 即固定式夹具与随行夹具 这些夹具在定位原理与主要设计原则上与一般机床夹具是类似的 但由于自动线工作要求的不同 其所用的夹具还是有些特点 下面通过典型例子加以介绍 3 2 1固定式夹具 所谓固定式夹具 即夹具附属于每一加工工位 不随工件的输送而移动 或安装于机床的某一部件上 或安装于专用的夹具底座上 这类夹具亦分为两种类型 一种是用于钻 镗 铣 攻丝等加工的夹具 工件安装到夹具中以后在加工过程中固定不动 另一种是工件和夹具在加工时尚须作旋转运动 前者多用于箱体 壳体 盖 板等类型的零件加工或组合机床自动线中 后者多用于旋转体零件的车 磨 齿形加工等自动线中 3 2 1固定式夹具 1 钻 镗 铣和攻丝加工用夹具 钻 镗 铣 攻丝等加工的夹具 工件安装到夹具中以后在加工过程中固定不动 多用于箱体 壳体 盖 板等类型的零件加工或组合机床自动线上 下面以135柴油机缸盖自动线中固定式夹具为例说明 135柴油机缸盖自动线中固定式夹具 1 夹具体 2 钻模板 3 输送带 4 定位板 5 盖板 6 定位销 7 油缸 8 压紧块 9 侧导向板10 油缸 11 推杆 12 杠杆 13 挡块盘 14 配油器 15 润滑泵 16 支承滚轮 17 滚轮支架 18 杠杆 19 连杆 20 杠杆 柴油机缸盖自动线中固定式夹具工作原理 该夹具用于从气缸盖两端面进行扩孔和铰孔 每个夹具内安装两个工件 气缸盖由步伐式输送带3送进夹具以后 用侧导向板9导向 支承在定位板4上 每一工件用两个定位销6定位 一个圆柱销 一个菱形销 四个定位销通过油缸10 推杆11 杠杆12 18 连杆19 杠杆20使轴I和轴II产生联动 同时拨动定位销自上而下插入工件的定位孔内 通过两个油缸7和压紧块8 将两个工件压紧在定位板4上 定位和夹紧油缸都安装在钻模板2的盖板5上 在定位销的控制轴II上 安装着挡块盘13 在定位销进入孔中定位和全部拔出的位置时 两个挡块分别压合行程开关 发出连锁控制信号 这一套定位销的传动和控制机构在组合机床夹具中已经典型化和标准化 为了定时润滑夹具中各运动部分 设有润滑泵15 润滑油经过配油器14通过b c分往各处润滑 设计注意事项 1 当步伐式输送带需从夹具中通过时 必须在结构上留出相应的位置 并在夹具体上设置输送带的支承滚轮 如图中的17为滚轮支架 16系支承滚轮 当夹具沿自动线纵向的尺寸较长时 夹具体l的两头都安装支承滚轮以增加输送带的支承刚性 为了保证工件输送的可靠性 夹具上的水平定位支承板 如图中的4 通常做成连续的 侧导向板也应做成连续的 当必须间断时 其间断距离也不能大 2 定位 夹紧机构应全部自动化 并应保证工作的可靠性 例如当夹具定位机构设在工件下方时 有时由于工件输送的不准确 会造成定位销不能顺利地插入 以致将工件抬起 这时也会发出定位插销的信号 而工件实际上没有定位 因此对于这类固定式夹具 常在工件的上方设置挡铁之类的机构 约离开工件顶面2 3毫米 以防止工件抬起误发信号 定位 夹紧动作与自动线其它动作的连锁是很重要的 只有在确认定位 夹紧的情况下才能启动机床加工 只有确认松开拔销后才能输送工件等 3 夹具的结构应保证定位元件不受残留切屑的影响 夹具体要便于排屑 对于切屑量较大的工序尤属重要 如图的夹具体1在定位板4的附近做成空的 以便切屑下落到切屑输送带上 4 前已述及 步伐式输送带将工件运送到终点时 应使定位孔滞后于定位销0 3 0 5毫米 以便定位销插入孔中时将工件向前拉到准确位置 为此 在布置夹具上的两个定位销时 最好将圆柱销安排在工件前进的前方 2 车 磨和齿形加工用夹具 在旋转体零件的车 磨和齿形加工等的自动线中 常采用顶尖 弹性夹头 心轴 自动卡盘和无心式夹具等来装夹工件 如果所加工的是形状特殊 要求定向装卸的工件 则还须采用主轴定向停车机构 1 梅花顶尖 1 梅花齿爪盘2 弹簧 2 拨爪顶尖 3 液压自动卡盘 1 盘体 2 球形传动机构 3 杠杆 4 卡爪 5 拉杆 6 拉管 3 2 2随行夹具 随行夹具适用于结构形状比较复杂的工件 这类工件缺少可靠的输送基面 在组合机床自动线上较难用步伐式输送带直接输送 此外 对于有色金属工件 如果在自动线中直接输送时其基面容易磨损 因而也须采用随行夹具 转向器壳体自动线上的随行夹具 1 钢板 2 定位滚子 3 螺母 4 螺杆 5 螺母 6 螺杆齿条 7 齿轮 8 V形压板 结构特点及工作原理 在上料工位时 由上料机械手将工件送到随行夹具的一对定位滚子2上 机动扳手旋动螺母5 使螺杆齿条6左移 通过齿轮7 带动V形压板8下降 压在工件摇臂轴孔外圆弧面上 从而使工件实现自动对中 与此同时 机动板手将四个螺母3旋转 使螺杆4带动钩形压板9左移 由于压板的套筒开有螺旋槽 所以在压板移动过程中 能同时完成转动动作 使压板压在工件的指定部位 随行夹具的底面上 镶有淬硬的钢板1 其上开有一个纵向槽 槽的右部用作输送基面 左部为定位基面 相应地 机床上固定夹具的定位块 和机床之间的供滑移随行夹具用的支承板 也错开布置 这样将输送基面和定位基面分开的目的是为了长期保持定位精度 随行夹具的底面上 有两对定位销孔 20D 加工工件上的轴承孔时用其中一对定位销孔 转位90 后 加工摇臂轴孔时用另一对定位销孔 在底面上还有一对孔 18D 是供随行夹具在自动线上抬起转位时定位用的 活塞自动线的随行夹具 1 随行夹具板 2 定位销 3 定位套 4 盖子 叉子耳自动线的随行夹具示意图 设计随行夹具的注意事项 1 由于采用随行夹具使工件的定位尺寸链环节增加 从而使定位误差增加 为了保证加工精度 应对随行夹具提出较高的精度要求 对于加工精度要求很高的工件 又必须采用随行夹具时 应当认真分析能否保证加工精度 必要时应提高工件定位基面和随行夹具的精度要求 2 由于随行夹具常年累月在自动线中循环使用 而且在许多情况下随行夹具的输送基面就是定位基面 因此必须注意尽可能减小其磨损 一般可以采用下列一些办法 在随行夹具的底面上镶装淬硬钢或耐磨金属以作输送基面 采用滚道输送 或在随行夹具的底面上安装滚子 将随行夹具上的输送基面与定位基面分开 避免定位基面磨损 3 工件在随行夹具上的夹压方式 目前大多采用螺纹自锁夹紧机构 因为这类夹压机构简单 在输送过程中不易松压 并可以采用机械 气动或液压扳手实行目动化操作 在少数情况下 也有采用液压夹紧的 这时 应注意密封的可靠性 以防在工作过程中因泄漏而产生松压的现象 4 随行夹具在固定夹具上的夹压 多采用钩形压板的方式 在加工工位上 是由四个钩形压板将随行夹具的底板压紧在固定夹具上的 这种方式 敞开性好 便于调整及观察工作 而且钩形压板还有防止随行夹具在插销定位时可能被顶起的作用 但由于夹紧机构设在夹具的底座内 故设计时要充分注意维修的方便 3 2 3定位夹紧装置的传动方式 1 机械传动方式2 液压和气动传动方式 集中传动装置示意图 1 主分配轴 2 摆轴 3 4 5 6 圆锥齿轮 7 楔块 8 碟形弹簧 9 挡块 10 拨叉 11 凸轮 12 拉杆 13 杠杆 14 蜗轮 15 蜗杆 16 凸轮 17 保护开关 18 摆杆 19 离合器 20 保护开关 21 挡铁盘 集中传动装置工作原理 主分配轴1由一个具有双向超越离合器的减速器 图中未示出 通过蜗杆蜗轮15 14传动 它可以n 0 435转 分和n 2转 分的转速作同向正转 也可以2转 分的转速反转 当以2转 分的转速正转时 经凸轮11 摆杆18 离合器19带动摆轴2旋转一个角度 固定在摆轴上的拨叉10就能迫使机床上的夹具定位销实现定位和拔销 通过凸轮16 杠杆13 拉杆12和固定在拉杆上的挡块9 可使套在拉杆上的楔块7移动 以实现夹具的夹紧 碟形弹簧8是用来补偿夹具误差和保持恒定夹紧力的 定位和夹紧装置的液压原理图1 液压符号 定位夹紧装置的液压原理图2 3 3转位装置 工件在加工过程中 有时需要翻转或转位以改换加工面 在通用机床或专用机床自动线中加工中小型工件时 其翻身或转位常常在输送过程或自动上料过程中完成 在组合机床自动线中 则需设置专用的转位装置 这种装置可用于工件的转位 也可以用于随行夹具的转位 回转装置类型 绕水平轴回转装置回转装置类型绕垂直轴回转装置复合回转装置 3 3 1绕垂直轴回转的转位装置 1 油缸2 转台3 轴承4 齿轮轴5 操纵杆6 挡铁7 行程开关 绕垂直轴回转的标准转位台工作原理 转台2与齿轮轴4固定联接 双活塞油缸1中的活塞杆齿条和齿轮轴4啮合 当活塞杆齿条移动时 就使转台2转位 更换不同长度的活塞杆可使转位台回转90 或180 回转终点的准确位置靠油缸两端的螺钉调整 油缸活塞的运动速度推荐为1 2米 分 两端油缸盖上设有液压缓冲器 使转位台回转到终点时避免冲击 当齿轮轴4转动时 驱使操纵杆5移动 并带着挡铁6压合行程开关7 发出与输送带连锁的动作信号 抬起式转位装置 1 转台 2 定位销 3 支承销 4 转轴 5 齿轮套 6 油缸 7 凸块 8 杠杆 9 凸轮 10 滚子 11 齿条杆 13 小齿轮 14 单齿拨爪 齿轮套结构图 要求 1 随行夹具如何进入回转装置 2 回转盘抬起过程3 回转盘回转过程4 回转盘的定位5 动作协调方法 工作原理 转台1上有四个支承销3和两个定位销2作随行夹具转位时定位之用 转台1装在转轴4上 转轴4的外面有一个齿轮套5 其中部的齿轮与油缸6所驱动的齿条11啮合 在它的下部为一单齿拨爪14 此拨爪与固接于转轴4上的凸块7相邻 齿条杆11在互相垂直的方向上开有两个齿条 其中一个与齿轮套5的齿啮合 另一个齿条则与小齿轮13啮合 在小齿轮13的同一轴上装着凸轮9 当小齿轮13带动凸轮9回转时 压在滚子10上使杠杆8逆时针方向摆动 杠杆8的另一臂端部的叉子便将轴4连同转台1向上抬起 在正对凸块7上下两个极限位置的地方 互成90 地布置着两个带斜面的弹簧销16和17 见图b中D D 转位过程如下 当随行夹具带着工件运动到转位装置上以后 随行夹具上的定位套孔正对着转台1上的销2 在油缸6的活塞处于最右边原始位置时 凸轮9与滚子10 以及齿轮套上的拨爪14与凸块7的相对位置如图c中 所示 活塞推动齿条杆11向左移动时 带动齿轮套5和凸轮9同步转动 当凸轮回转90 后 如图c位置 所示 凸轮即将开始压住滚子10使转台向上抬起 而此时拨爪14并未与凸块7的边缘相遇 因而转台不会转动 齿条11继续向左移动 使凸轮又转过90 之后 如图c中位置 所示 滚子已位于凸轮最大回转半径处 即转台1已完全抬起 如图a中点划线所示 并且两个定位销2完全插入随行夹具的定位孔中 此时拨爪14开始接触凸块7的边缘 当齿条继续左移 使凸轮再回转90 时 转台仍在抬起位置 而拨爪14带动凸块7 通过键联接使转轴4带着转台1回转90 转台1回转到终点位置时 凸块7上的定位键15被弹簧销16锁住 使转台定位 转位完成后 油缸6的活塞反向右移 凸轮9和拨爪14顺时针方向回转 按照图c的逆过程从 进行 在位置 上 转轴4与转台1下降到最下位置 一方面随行夹具下降后支承在输送导轨上 定位销2从定位套孔中退出 另一方面凸块7上的定位键15也下降而脱开定位销16的限制 因此从位置 到 时转台1能够反转90 复位 同时定位键15被下面的弹簧定位销17锁住而定位 在小齿轮13的轴端装有挡块盘12 用以发出转位和复位终点的连锁信号 3 3 2绕水平轴回转的转位装置 1 鼓轮 2 齿圈 3 大齿轮 4