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變速箱體加工孔系多，同軸度要求高，跨距大，在傳統工藝上加工過程中需要多次裝夾和更換刀具，在臥式鏜銑加工中心上加工成本高，選用在立式加工中心進行加工較為合適。
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而針對這些問題，某汽車廠商向一家夾具供應商尋求幫助并提出變速箱新品的非標要求。
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首先是對加工零件進行了加工工藝分析：
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圖1 變速箱體結構 * t$ M& d! J/ ?* L3 ]- x0 _; M5 l
變速箱體結構如圖1所示。 長寬高約：425mm×210mm×105mm 材料：HT200 硬度：190HBS
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箱體兩側面有四組軸承孔：2-ϕ80J7、2-ϕ47J7、ϕ52J7、3-ϕ40J7 孔口周圍分布有多個大小不一的光孔和螺孔:3-ϕ10、4-ϕ14、4-M10-6H、12-M6-6H
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軸承孔和底面的表面粗糙度：Ra1.6 零件兩側面凸臺位置和螺孔：Ra6.3 其余面為鑄件面。
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B公司分析得出:零件的加工精度要求較高，一組軸承孔之間的跨距較大，而且存在同一軸線上的孔徑大小不一的情況。立式加工中心由于受到刀具和Z向行程的限制，兩面的孔必須翻面才能完成加工。為了能保證其同軸度，根據基準統一的原則，工藝要求統一以三面定位裝夾，以尺寸100的軸線為翻轉軸線，對工件進行翻轉加工。在此工序之前，其上各三個基準表面已經精銑完成。 . I3 q( X$ T# z K0 `, b* m f7 M
非標要求NO.1：棄用在臥式鏜銑加工中心加工的傳統工藝，選用在立式加工中心上加工工件。
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非標對策：根據對零件結構尺寸要求及加工工藝的要求，研究設計一種在立式加工中心上加工變速箱的專用夾具。 1 ^& C2 U( n6 i$ c: b) G j$ q3 w" t
非標要求NO.2：零件加工時每加工一個面，就要重新換夾，這樣無疑是延長機床停機時間和增加工人操作難度。 7 I6 t9 Q$ P) I
非標對策：常用的立式加工中心一般可實現三軸三聯動,軸線方向不能旋轉,零件一次裝夾卻不能完成上下兩底面和各側面孔的加工，可以給夾具增加旋轉裝置，通過旋轉實現工件一次裝夾就能完成多個面的加工。 : ^1 s& S& S: g1 D7 ?( S
非標要求NO.3：那旋轉裝置通過什么去實現，每個面的加工定位精度又怎么去保證？ + P) g% {( C6 `: T, i
非標對策：旋轉裝置需要設計液壓系統來配合完成，加工定位精度要求在夾具設計定位裝置的時候就需要考慮進去了。
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接下來具體地介紹此次變速箱體專用夾具設計方案。 " K( b8 y- a: m% {( o
夾具設計方案1. 定位與裝夾
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(1)定位方式的選擇 根據零件的結構及加工工藝,設計采用平面定位,以夾具體上的3個支撐板和1個支撐釘,在夾具體上對變速箱實現完全定位。
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(2)夾緊方式的選擇 采用雙液壓缸進行夾緊,裝夾快速平穩,大大降低了勞動強度,滿足大批量生產要求。
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2. 夾具的工位旋轉
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由于三軸聯動的立式加工中心工作臺和Z軸方向不能旋轉,工件不能一次裝夾加工完兩面的孔系,需要旋轉180°才能完成另一面孔系的加工。 ( ^8 m3 _7 ~9 {, o' w1 `
夾具增加旋轉裝置,旋轉軸的中心與工件尺寸100的軸線所在的水平面重合,采用擺動液壓缸進行旋轉,旋轉速度快而穩,旋轉角度精準。 ; z2 b3 p( ^& X. e3 \! t
3. 夾具的工作和結構原理
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- a- T X8 k$ N2 X: l5 A該夾具的機械部分主要由底座、定位裝置、夾緊裝置、旋轉裝置等部分組成。
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底座是承裝各部件、與機床連接的重要部件,夾具調整好后通過機床T型槽上的螺釘把底座固定在機床工作臺上。
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定位裝置由夾具體、定位塊和定位釘組成,如圖2所示,定位塊和定位釘安裝在夾具體上,底面定位塊4、6和側面定位塊14、定位釘7限制了工件的六個自由度,對工件進行完全定位。
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1. 底座 2.夾具體 3.旋轉連接盤 4.定位塊 5.工件 6.定位塊 7.定位釘 8.旋轉連接盤 9.油缸連接盤 10.擺動液壓缸 11.油缸底座 12.夾緊油缸 13.夾緊油缸 14.定位塊 15.吊環
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圖2 夾具結構裝配圖
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夾緊裝置由兩個安裝在夾具體上的轉角油缸組成,夾持速度快,定位準,可對工件快速裝夾、快速打開。轉角油缸自帶壓板,可以直接對工件進行夾緊和松開,因此夾具不需要另設夾緊元件,油缸壓板可以設定任意角度的旋轉,旋轉角度大小的設定只要與工件夾緊和工件裝卸時不發生干涉即可。 ( i1 Y" e0 b& L+ b" A/ V1 A3 T
旋轉裝置是該夾具的核心部分,其主要作用是工件加工完一面后對夾具體進行180°的旋轉以便對工件另一面的加工。
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如圖2所示,夾具體通過兩端的旋轉連接盤與底座的兩個立柱連接,再通過油缸連接盤與擺動液壓缸相連,擺動液壓缸的動作由液壓系統控制。 $ M6 g4 v; d; i5 x# }
4. 液壓控制系統的設計8 ?( R' T9 V8 c0 ~, W1 f! \5 q
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夾具的夾緊方式和工位旋轉均采用液壓傳動控制。如圖3所示為該液壓控制系統的原理圖。工作時,電機帶動油泵回轉,液壓油從油箱1經過吸油過濾器6進入回路中,二位四通電磁換向閥11通電,壓力油經過電磁換向閥11進入液壓缸14和15的有桿腔,夾緊工件。
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圖3 液壓控制系統的原理圖
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這時機床可以對工件進行一面的加工,加工完一面后,三位四通電磁換向閥5中YV2通電,壓力油進入擺動液壓缸2,液壓缸帶動夾具體使工件順時針旋轉,旋轉到180°時碰到限位開關,YV2 斷電,液壓缸停止旋轉,系統保壓,機床開始加工工件另一面。 6 y9 I) i C! J9 U) i
當工件加工完畢后,電磁換向閥5中YV3通電,工件逆時針旋轉180°,旋轉到位后碰到限位開關,YV3 斷電,工件復位,液壓系統保壓。 此時,二位四通電磁換向閥11斷電,壓力油經換向閥進入液壓缸11的無桿腔,松開工件。
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最后，設計出的夾具不僅滿足企業生產需要,還能減少了大量的加工輔助時間,提高了生產率和經濟效益,更重要的是彌補了三軸聯動立式加工中心各軸不能旋轉的不足,具有很高的實用價值。 | 
發表于 2023-3-13 10:21:23
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