液压挖掘机油缸活塞数控加工工艺研究.pdf

液压挖掘机油缸活塞数控加工工艺研究 口韩丽华 口班新龙 1 ． 包头职业技术学院机械工程系 内蒙古包头0 1 4 0 3 0 2 ． 内蒙古北方重型汽车股份有 限公 司 液压缸事业部 内蒙古包头0 1 4 0 3 0 摘要 针 对制造某大型液压挖掘机 油缸 活塞过程 中同轴度 指标达不到技 术要 求的 问题 ， 深入分析其 产生的原 因。 通过液压驱动胀 力心轴 夹具的设计 ， 根据 工序 集 中原则 ， 对加 工工艺有效改进 ， 解决 了长期存在的 同轴度超 差难题 ， 取得 了明显的技术经济效果。 关键词 加工精度工艺改进液压驱 动夹具 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 1 ； T H1 6 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 1 1 0 0 0 8 1 0 3 活 塞 是 液 压 挖 掘 机 油 缸 关 键 零 件 之 一 ．它 形 状 复 杂 ， 加 工 精 度 要 求 高 ， 加 工 质 量 直 接 影 响 液 压 缸 的 装 配 质 量 和 使 用 寿 命 ， 具 体 结 构 如 图 1和 图 2 。 从 图 可 以 看 出 西1 4 2和 西1 4 5的 轴 线 相 对 于 基 准 孑 L 8 l轴 线 的 同 轴 度 公 差 为 0 ． 0 2 ram。其 精 度 已 达 到 6级 。 1 常规 工艺方 案及存 在的 问题 1 ． 1 常 规 工 艺 方 案 用 三 爪 卡 盘 夹 住 右 端 西1 4 8毛 坯 处 ，将 左 端 外 圆 1 4 8及 咖8 0孔 、 7 3 ． 8孔 和 所 有 外 槽 加 工 完 成 。 调 头 将 软 爪 车 正 后 ， 以 端 面 及 1 4 8外 圆 装 夹 定 位 ， 夹 持 长 度 7 0 mm 该 夹 持 长 度 范 围 内 只 有 短 短 四 节 西1 4 8外 圆 被 夹 住 ，夹 持 可 靠 性 很 差 。 找 正 右 端 西1 4 5宽 9 ． 7 mt h的 槽 外 圆 处 ， 找 正 精 度 为 0 , 01 mt lf 1． 。 加 工 右 端 剩 余 尺 寸 。 ’ 1 ． 2常 规 工 艺 方 案 存 在 的 问题 常 规 工 艺 方 案 存 在 以 下 问 题 首 先 找 正 0 ． 01 mm 的 操 作 很 费 时 间 。 其 二 装 夹 可 靠 性 较 差 ， 不 能 采 用 较 大 切 削 用 量 ， 影 响 加 工 效 率 ， 并 且 加 工 中零 件 定 位 位 置 如 收稿 日期 2 0 1 1年 4月 l ， ’l ， ’ ，， ’ ，， ， ， ， ’， ，， ’ ’， l ’ ， ’ ， ’ l， ’ ， l ， 加 强 刀 具 刚 性 ， 刀 片 使 用 P CD 刀 片 固 定 在 镗 刀 杆 头 部 ， 可 换 。刀 体 选 用 了 山 特 维 克 带 微 调 功 能 的 镗 刀 柄 ， 圆 满 解 决 了 2 2 H7高 速 镗 孔 加 工 中 遇 到 的 技 术 难 题 。 3结论 总 结 CNC加 工 生 产 线 生 产 中 出 现 的 问 题 。 进 行 了 比 较 大 的 技 术 改 进 ， 整 个 过 程 约 1年 时 间 ， 对 改 善 前 后 的 品 质 和 生 产 效 率 进 行 了 专 门 统 计 ． 产 品 的 机 加 工 工 废 率 由改 善 前 的 1 I 3 ％降 低 到 0 ． 3 ％ ，生 产 加 工 效 率 提 高 了 约 3 5 ％ ， 技 术 改 造 取 得 了 明 显 的 效 果 。 机械制造 4 9卷 第 5 6 6 期 CNC加 工 生 产 线 经 过 了 近 3年 的 运 行 ， 平 均 每 年 的 产 量 约 7 0万 套 ， 产 品 质 量 比 较 稳 定 ， 产 生 了 十 分 明 显 的 经 济 效 益 ， 达 到 了 初 始 的 设 计 目标 ， 此 加 工 设 计 方 案 遇 到 的 问 题 和 解 决 方 案 对 公 司 承 接 的 相 类 似 的 零 件 ， 起 到 了很 好 的 借 鉴 作 用 。 参 考 文 献 [ 1 ] 成大先 主编． 机械设计手册 第四版 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 。 2 o 0 2 ． [ 2 ] 杨叔子． 机械加工工艺师手册 [ M] ． 北京 机械工业出版 社 ． 2 0 0 2 ． △ 编辑 丁 罡 _ _ _ _ h __ _ 一 2 o l 1 ／ 1 d f 8 1 lI 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 发 生 变 动 很 难 发 现 。第 三 ， 由 于 只 找 正 一 点 ， 再 加 上 三 爪 卡 盘 本 身 的装 夹 精 度 误 差 ， 因 此 保 证 O ． 0 2 mm 的 同 轴 度 几 乎 不 可 能 ，在 实 际 加 工 中 大 部 分 零 件 的 同 轴 度 只 能 保 证 在 O ． 0 6 mm 左 右 。 2 工艺 改进及 工装设计 2． 1新 工 艺 方 案 根 据 工 序 集 中 原 则 ，通 过 数 控 机 床 液 压 驱 动 胀 力 心 轴 夹 具 的设 计 实 现 加 工 。 具 体 实 施 用 三 爪 卡 盘 夹 住 右 端 西1 4 8毛 坯 处 ， 将 左 端 1 4 8外 圆 、 端 面 、 R3 、 8 0孔 、 咖 7 3 ． 8孔 加 工 完 成 。 在 数 控 车 床 上 采 用 液 压 驱 动 胀 力 心 轴 以 7 3 ． 8孑 L 及 左 外 端 面 定 位 装 夹 ， 将 1 4 2和 1 4 5诸 槽 及 剩 余 尺 寸 一 次 加 工 完 成 。 2． 2 夹 具 设 计 图 3是 专 门为 解 决 同轴 度 超 差 问 题 设 计 的 液 压 驱 动 胀 力 心 轴 夹 具 的 装 配 图 图 4为 该 夹 具 的 三 维 剖 视 图 ； 图 5为 该 夹 具 的 外 观 图 。 2- 3 夹 具 工 作 原 理 该 夹 具 适 用 于 数 控 机 床 上 。 轴 向 定 位 件 5通 过 4 个 内 六 角 螺 栓 连 接 在 法 兰 盘 3上 ， 法 兰 盘 3通 过1 2个 内六 角 螺 栓 连 接 于 主 轴 2上 ， 心 轴 的 胀 紧 是 通 过 液 压 拉 杆 1 3向 左 拉 动 带 动 顶 杆 螺 栓 9使 锥 体 1 0 向 左 移 动 ， 从 而 使 胀 套 6胀 开 夹 紧 工 件 7； 松 开 时 液 压 拉 杆 1 3 向 右 移 动 将 顶 杆 螺 栓 9顶 在 弹 簧 挡 圈 8上 ．从 而 带 动 心 轴 锥 体1 0 向 右 移 动 胀 套 。 6外 圆 直 径 缩 小 松 开 零 件 。 为 防 止 胀 套 在 锥 体 向 右 移 动 时 被 带 出 ， 通 过 弹 簧 挡 圈 8来 限 制 其 向右 移 动 。 3 零件数控 加工程序 零 件 加 工 程 序 仅 介 绍 该 装 夹 位 置 的精 加 工 程 序 。 ％ N一1 2 3 ～MPF A T R AN S Z 2 0 0 X 0／ ／ 编程零点设置 L I MS 7 0 0／ ／ 最高转速 限制 2 0 1 1 ／ 1 0 G 9 6 2 5 0 M3 ／ ／ 恒 限速设置 T1 D 1 ／ ／ 9 0度外圆偏刀 ， 刀尖圆弧 0 ． 8 m m， 刀具类 型 3 GOX1 5 0 Z 0 G 1 X1 1 0 F 0 ． 3 M8 G OX1 4 2 Z 1 ／ ／ 车端 面 G42 G1 Z O G2X1 48 Z一 3 CR 3 G 1 Z 一 1 0 0／ ／ 左面 1 4 8 mm外圆已车成长度 6 7 mm， 零件总长 1 6 7 mm G O X3 0 0 Z 3 0 0 ／ ／ 退 到换刀位置 T 2D1／ ／ 5 m m宽切槽刀 GO X1 4 9 Z 一1 5 9 ． 7 ／ ／ 起刀点 Z方向尺寸须进行换算 G9 1 G 1 X 一 3 ．9 F 0 ． 1 3 0 0 ／ ／ 用 增量尺寸编程 免去 了 Z方向尺寸换 算麻烦 G O X3 ． 9／ ／ 所有槽底 留 0 ． 1 m m最后精车 Z4 ． 7 G1 X一 3 ． 9 G0 X3 ． 9 Z 4 ， ／ 调用子程序可减少编程工作量 L l P 5 ， ， 调用子程 序L I G o Z 5 L 2 G O Z 5 G0Z4 G1 X一 6 ． 9 Gl X一1 8 ． 9 I J2 P3 G0 X6 ． 9 GoX1 8 ． 9 G0 Z2 ． 5 M 1 7 M1 7 G1 Xl 9 G0 X1 9 Z 4 L1 P 5 GoZ8 ． 8 G1 X一 3 ． 9 Go X3 ． 9 槽底直径精车及槽两端倒圆角程序这里不介绍 了 X3 0 oZ3 0 o T 3 D 1／ ， 镗孔刀 G 9 0G OX1 1 5 Z 0／ ／ 绝对尺寸编程 G1 X 1 1 3 Z 一 1 F 0 ．2 S 7 0 o ， ／ 倒角 Z一5 1 机械制造4 9 卷 第5 6 6 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 基于杠杆一 t o g g l e增力机构气动肌腱驱动的夹具系统 口秦培亮 1,2 口钟康民z 1 ． 苏州农 业职业技 术学 院江苏苏州2 1 5 0 0 8 2 ． 苏州大学 机电学院江苏苏州2 1 5 0 2 1 摘要 介绍 了 4种新 型的基 于杠杆- t o g g l e增力机构 气动肌腱驱动 的夹具， 对其 工作 原理进行 了分析 ， 并分 别给 出 原理 图， 还计算 了输 出力。 用气动肌腱代 替传 统的刚性 气缸 ， 可 以消除液压传动夹具容 易产 生的污染， 而且结构更紧凑 ， 输 出力 大 ， 无 污染 ， 是 夹具 设 计 绿 色化 的 一 种 尝试 。 关键词 夹具气动肌腱杠杆一 铰杆 中图分 类号 T i l l 1 2 ； T G 7 5 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 1 1 0 0 0 8 3 0 2 使 用 气 动 肌 腱 代 替 刚性 气 缸 ， 将 气 动 肌 腱 与 杠 杆 一 铰 杆 增 力 机 构 进 行 巧 妙 的 组 合 ， 在 需 要 有 较 大 增 力 但 结 构 尺 寸 有 限 的 场 合 ， 有 较 好 的适 应 性 。文 献 [ 1 ] 曾 提 出基 于 气 动 肌 腱 与 机 械 增 力 机 构 的夹 具 系 统 ， 本 文 在 此 基 础 上 设 计 了 4种 以 气 动 肌 腱 作 为 驱 动 源 。通 过 杠 杆 一 铰 杆 增 力 机 构 进 行 增 力 的 夹 具 。气 动 肌 腱 是 一 种 高 效 的 能 量 转 换 器 ， 无 相 x ,l - 运 动 构 件 ， 无 易 损 件 ， 无 泄 漏 现 象 ， 相 对 于 传 统 的 刚 性 气 缸 ， 具 有 输 出 力 ／ 直 径 比大 。 输 出 力 ／ 重 量 比 大 的 突 出 优 点 。 能 产 生 相 当 于 同 直 径 气 缸 数 倍 的 拉 伸 力 _ 2 ] ， 其 缺 点 是 只 能 提 供 拉 力 ， 而 不 能 提 供 推 力 。 1 气动 肌腱驱动 的基于一般杠杆一 t o g g le增 力 机构 的夹 紧装 置 3种 结 构 形 式 的 气 动 肌 腱 驱 动 的 基 于 一 般 杠 杆 一 t o g g l e增 力 机 构 的 单 点 夹 紧 装 置 的 工 作 原 理 分 别 如 图 1 、 图 2、 图 3所 示 。 夹 紧 装 置 均 由 气 动 肌 腱 、 一 般 杠 杆 、 t o g g l e增 力 机 构 组 成 。 这 3种 结 构 形 式 的 夹 具 ， 工 作 原 理 相 同 ， 当压 缩 空 气 进 入 气 动 肌 腱 内 部 后 ， 气 动 肌 腱 产 收稿 日期 2 0 1 1年 4月 生 收 缩 力 ， 通 过 铰 杆 间 的 角 度 效 应 进 行 一 次 力 放 大 ， 再 通 过 一 般 杠 杆 的长 度 效 应 将 力 进 行 二 次 放 大 ，从 而 使 杠 杆 的 另 一 端 输 出 力 ， 压 紧 工 件 。 为 方 便 计 算 和 比 较 ． 引 人 力 放 大 因 数 的 概 念 ， 力 放 大 因 数 是 杠 杆 一 t o g g l e增 力 机 构 的 输 出 力 与 输 入 力 的 比 值 ，不 考 虑 摩 擦 损 失 的 为 理 论 力 放 大 因 数 ，用 i 表 示 ， 考 虑 摩 擦 损 失 的 为 实 际 力 放 大 因 数 ， 用 i 表 示 。 图 1所 示 装 置 的 理 论 力 放 大 因 数 和 实 际 力 放 大 因 X8 3 X8 1 Z- 5 2 Z -8 2 订2 AN G 1 3 5／ f 倒角 GO Z1 0 X3 o o Z 3 o 0 T 4D1／ ／ 2 ． 6 m m宽槽刀 G0Xl 1 2 Z 5 Z一 5 G1 X1 1 5- 3 F 0 ． 1 G0X1 1 O Zl O X3 0 0 Z 3 o 0 T 5 D 5， ， 5 ．5 mm宽 内孔端面槽刀 机械制造4 9卷 第5 6 6期 GOX1 0 2 Zl 0 Z一 51 G1 Z- 5 3 ． 5 G0 Z1 0 X3 o 0 Z3 0 oM9M5 M 3 O 4结束语 新 工 装 结 构 紧 凑 ， 装 夹 迅 速 ， 可 靠 ， 定 位 准 确 。 采 用 新工 艺后 ， 该 活塞零 件 的 同轴度 能达 到要 求 。 新 工艺 工 装 操 作 和 制 造 简 单 ， 适 合 大 批 量 生 产 。 产 品 质 量 稳 定 ， 大 大 提 高 了加 工 效 率 。 取 得 了 可 观 的 经 济 效 益 。 △ 编 辑 丁 罡 2 1 1 1 1 ／ 1 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m