一种气动式连杆铣夹具的设计.pdf

一 种 气 动 式 连 杆 铣 夹 具 的 设 计 口茅志玉 口张慧萱 口吴玉兰 南通纺织职业技术学院 江苏南通 2 2 6 0 0 7 摘 要 介绍 了一种 气动式连杆铣 夹具的设计 。 阐述 了夹具设 计要 考虑的诸 多因素 ， 着4 , - e a了根 据实用性要 求的 结构设计 ， 以及 气缸规格 选择 的方法与步骤 。 关键词 气动夹具铣床夹具连杆加工 中图分类号 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 0 9 1 2 0 0 1 0 0 3 连 杆 是 汽 车 上 的 一 个 主 要 零 件 ， 属 大 批 量 生 产 ， 为 提 高 生 产 效 率 并 使 加 工 质 量 稳 定 ， 由 原 专 机 半 自动 加 工 连 杆 小 端 的斜 面 工 序 改 为 用 加 工 中 心 全 自动 加 工 ， 加 工 中 心 XH7 1 4 能 满 足 3 2 序 要 求 ， 并 通 过 专 用 夹 具 的 使 用 ， 实 现 除 装 、 卸 工 件 以 外 的 操 作 过 程 自动 化 。 本 夹 具 就 是 为 此 目 的而 进 行 设 计 制 造 的 。 1 夹具结构 设计 1 ． 1 夹 具 设 计 要 求 夹 具 设 计 必 须 保 证 加 工 精 度 ， 因 此 设 计 时 需 考 虑 收稿 日期 2 0 0 9 年7 R 许 多方面 的 问题 ， 如 可靠 的定位方 案 、 方 便操作 的夹 紧 机构 、 合 理 的安 装零 件 数 、 合适 的夹 紧力 、 合 理分 布 的 夹 紧 点 、 适 用 的夹 具 与 机 床 的 连 接 方 式 包 括 安 装 夹 具 时 的 找 正 方 式 、 利 于 排 屑 的 结 构 、 方 便 维 修 和 搬 运 的 措 施 等 。 为 了 降 低 夹 具 的 制 造 成 本 ， 还 要 使 结 构 尽 量 简 单 化 ， 使 用 的夹 具 元 件 尽 量 标 准 化 。 1 ． 2夹 具 方 案 设 计 设 计 夹 具 方 案 首 先 要 研 究 夹 具 的定 位 方 案 。 根 据 使 用 本 夹 具 的 工 序 及 已 加 工 好 的 表 面 情 况 ， 确 定 零 件 由一 面 两 孔 定 位 。 为 保 证 加 工 部 位 的 准 确 定 位 ， 连 杆 的 小 端 孔 采 用 圆柱 销 定 位 ， 大 端 孑 L 采 用 削 边 销 定 位 ， 定 位 2 G 的 刀 片 宽 0 ． 3 2 6 1 mm， 牙 形 角 是 一 样 的 ； 而 库 房 里 有 大 量 的 这 种 报 废 刀 片 ， 这 种 进 口刀 片 具 有 高 的 制 造 精 度 、 标 准 的 几 何 角 度 、 良好 的 切 削 性 能 、 高 耐 用 度 等 有 利 因 素 ， 而 且 它 的 价 格 是 每 片 3 4 6 元 ， 仅 仅 因 为 两 个 侧 刃 磨 损 就 废 弃 掉 ， 很 可 惜 。 采 用 将 这 些 刀 片 磨 损 的 部 分 在工 具磨 床 上重 新磨 锋 利 ， 同时 又使 刀尖 宽度 减 小 到 适 合 加 工 4 牙 ／ i n的 梯 形 螺 纹 尺 寸 后 ， 装 在 第 二 种 刀 杆 上使用 的方法 ， 不但 产 品不 再 出现 以前 螺距 变化 、 刀 片 易 磨 损 等 棘 手 的 问 题 ， 而 且 每 个 刀 片 可 以 加 工 3 0～ 4 0 件产 品 ， 生 产效率 也提高 了5 0 ％ 。 表1 两种刀片加工美制梯形螺纹 的比较 原来 在工具磨床上 利用废弃 刀片类型 磨 的非成形刀片 5 V E R 3 A e m e刀 片 每个刀片加工 8 件 3 O一4 O 件 的产品数量 螺距经常发生变化 ； 螺距非常稳定 产品质量 加工后的螺纹表面粗 表面粗糙度好 糙度差 ； 尺寸不易控制 尺寸稳定 加工 中途换刀片 不能继续加工 可以继续加工 更换刀片时间 5 mi n 0 ． 5 5rai n 成本 刀片 刃磨费用大约为 1 1 0 元／ 件 近似为零 9／1 2 表 1 是 两 种 刀 片 加 工 3 3 14 Ae me一2 G 螺 纹 效 果 j 二 的 对 比 。 2 经济效益分析 由 于 泵 头 体 上 各 种 螺 纹 连 接 件 的 数 量 非 常 大 ， 如 果 按 每 个 产 品 节 约 成 本 1 1 0 元 计 算 ， 1 年 可 节 约 成 本 近 4 0 万 元 。 参 考 文 献 [ 1 ] 游芳序． 最新刀具 、 刃具与量具量仪创新设计制造及 国内 外质量检测标 准实用手册 [ M】 ． 合肥 中国科技大学 出版 社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 王钢． 数控机床调试 、 使用与维护 【 M】 ． 北京 化学工业 出 版社 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 赵慧曜． 数控加工技术与项 目实训 【 M】 ． 北京 机械工业出 版社 ， 2 0 0 8 ． 【 4 】 许宏海． 数控机床刀具及其应用 ／ 数控技术 与数控加工丛 书【 M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 5 】 雷保珍． 数控加工工艺与编程f M】 ． 北京 希望电子出版社 ， 编 辑 △ 日 月 机械制造4 7 卷 第5 4 4 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 平 面 为 连 杆 的 大 小 端 面 ； 根 据 XH7 1 4 3 2 作 台 面大 小 、 行程 以及 机 床所 能 承 受 的载 荷 等 ， 确 定 同时 装夹 的连 杆 数 目 。 经 过 S o l i d Wo r k s造 型 ， 仔 细 布 置 2 1 2 件 加 工 位 置 ， 确 定 沿 工 作 台 的 纵 向 一 次 同 时 装 夹 4 个 工 件 ； 选 择 夹 紧 方 式 及 夹 紧 力 的 作 用 位 置 ， 根 据 用 户 要 求 采 用 气 动 夹 紧 形 式 ， 夹 紧 力 的 作 用 位 置 应 尽 量 靠 近 加 工 部 位 ， 并 夹 在 工 件 刚 性 好 的地 方 ； 最 后 考 虑 其 他 因 素 。 经 过 比 较 和 修 改 ， 确 定 了夹 具 设 计 方 案 见 图 1 。 位 置 误 差 ， 因 此 定 位 销 定 位 外 圆 的 最 小 尺 寸 应 是 连 杆 定位 内孔 的最 大实 体 实 效 尺寸 ， 尺 寸公 差 等级 应 比零 件 的 定 位 孑 L 公 差 高 一 级 ， 两 定 位 销 之 间 的 中 心 距 公 差 应 为 零 件 上 两 孔 中 心 距 的 1 ／ 2 。 3 x , t- 刀 块 的 高 度 尺 寸 经 试 切 削 后 确 定 。 由 于 本 夹 具是倾 斜 结构 ， 给 测量 带来 了麻 烦 ， 为 达到 既能保 证精 度 ， 又 能 方 便 操 作 的 目 的 ， 对 对 刀 块 进 行 了 特 别 设 计 。 对 刀 块 材 料 采 用 4 5 钢 ， 并 进 行 调 质 处 理 ， 在 高 度 尺 寸 上 工 件 安 装 时 以一 面 两 孑 L 定 位 如 图 1 ， 气 缸 带 动 凸 轮 轴 下 移 ， 导 向 钉 在 凸 轮 轴 的 槽 中 导 向 ， 使 凸 轮 轴 在 移 动 过 程 中／ I9 0 。 自动 旋 转 ， 固 定 在 凸 轮 轴 上 的 压 板 同 时 ／ t9 0 。 旋 转 夹 紧 工 件 ； 加 工 结 束 后 ， 气 缸 带 动 凸 轮 轴 上 移 ， 凸轮 轴 带 动 压 板 作9 0 。 反 向 旋转 松 开 工 件 。 整个 过 程 实 现 自动 控 制 。 1 ． 4 夹 具 设 计 中 的特 别 说 明 夹 具 设 计 一 般 按 标 准 进 行 ， 但 在 本 夹 具 设 计 时 ， 从 实 用 性 出 发 作 了 些 调 整 ， 说 明如 下 1 定 位 键 如 图 1 与 工 作 台 T形 槽 的 配 合 在 一 般 手册 上 都是 最小 间 隙是零 的配合 ， 由于在 制造 、 安 装夹 具 时 存 在 着 误 差 ， 夹 具 的 装 配 精 度 和 在 机 床 上 的 安 装 精 度一 般 都 是通 过 修 配 、 找 正 、 调 整 得 到 的 。 为 了使 夹 具 能 准 确 顺 利 地 安 装 在 机 床 上 ， 定 位 键 与 T形 槽 之 间 的 配 合 应 选 择 具 有 一 定 量 最 小 间 隙 的 间 隙 配 合 ， 如 T 形 槽 的 精 度 为 H8， 则 定 位 键 的 宽 度 应 选 择 e 8 。 安 装 夹 具 时 ， 依靠 定 位 键 与机 床 工 作 台 T形槽 间 的配 合进 行 粗 定 位 ， 再 通 过 对 找 正 基 准 面 如 图 1 的 纵 向 打 表 百 分 表 找 正 来 实 现 夹 具 在 机 床 上 的 纵 向 精 确 定 位 ， 通 过 对 定 位 板 的 前 后 打 表 找 正 实 现 夹 具 的 角 度 精 确 定 位 。 如 果 定 位 键 与 工 作 台 T形 槽 间 没 有 足 够 的 间 隙 ， 找 正 时 将 难 以 将 夹 具 调 整 到 安 装 精 度 要 求 的 位 置 。 2 定 位 销 的定 位 外 圆 尺 寸 在 考 虑 定 位 精 度 的 同 时 还应 考虑 工件 装 卸 的方便 性 。 定位 销是 标 准件 ， 其 结构 和 尺 寸都 可 通 过查 手 册 来确 定 ， 但 在设 计 定 位 销定 位 外 圆 尺 寸 时 ， 要 考 虑 连 杆 上 实 际 定 位 孔 的 尺 寸 、 形 状 和 机械制造4 7 卷 第5 4 4期 高度 由 具 对 对 对 刀 块 度 与 加 塞 尺 高 具 设 计 力 元 件 缸 规 格 夹 紧 力 进 行 比 较 准 确 的 估 算 。 首 先 应 计 算 切 削 力 。 2 ． 1切 削 力 计 算 根 据 铣 削 连 杆 小 端 的 斜 面 2 1 2 序 ， 工 件 材 料 为 碳 钢 ， 采 用 了 硬 质 合 金 端 铣 刀 ， 由 于 采 用 加 工 中 心 切 削 ， 因 此 粗 、 精 铣 在 一 次 装 夹 中完 成 。 粗 铣 切 削 余 量 大 且 不 均 匀 ， 切 削 时 的 冲 击 力 较 大 ， 因 此 ， 在 计 算 切 削 力 时 以 粗 铣 时 最 不 利 于 切 削 的 状 态 为 准 。 铣 削 力 的 计 算 公 式 为 【 l1 Fz 9． 81 8 25 口 a o 。1 0 d E n一 。26 0一 。 1 根 据 实 际 加工 工 艺 ， 选 择 切 削参 数 为铣 削宽 度 口 2 0 mm， 每 齿 进 给 量口 ， 0 ． 2 mm／ z ， 铣 削 深 度 2 mm， 主 轴 转 速n3 0 0 r ／ mi n， 铣 刀 直 径d o 6 3 mm， 铣 刀 齿 数 z4， 代 入 式 1 ， 解 得 3 6 2 N。 工 件 受 到 的 切 削 力 可 分 成 3 个 相 互 垂 直 的 分 力 ， 如 图2。 由 于 工 件 的 切 削 面 是 斜 面 ， 因 此 可 按 照 端 铣 、 不 对 称 逆铣 的情 况来 分 配3 个 分 力 的 比例 关 系 。 切 削分 力大 小 分 别 为 ⋯ n 0 ． 60． 9Fz0． 73 6 22 5 3． 4 N Fv 0． 4 50． 7Fz0 ． 513 621 8 4． 6 N F o 0 ． 5 00 ． 5 5 Fz 0 ． 53 6 21 8 1 N 2 ． 2 夹 紧 力 计 算 在计 算 出切 削力 后 ， 应 根 据 工 件 的受 力 平衡 情 况 估 算 夹 紧 力 。 本 夹 具 采 用 压 板 夹 紧 工 件 ， 工 件 在 夹 紧 力 、切 削 力 F Fv 、 F o 、 摩 擦 力 ．厂及 夹 具 给 予 的 支 承 力 Ⅳ 的作用 下受 力平 衡 如 图3 ， 重 力忽 略不 计 。 2 0 0 9 ／ 1 2回 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 在 T M6 1 8 A型镗床上巧设镗刀架加工内圆球面 口陆长永 武汉工程职业技术学院 口夏乡灵 湖北黄石4 3 5 0 0 6 摘要为了解决在普通镗床上加工内圆球面存在的困难， 介绍了一种特制的镗刀架， 通过调整刀头， 可以加工直径 不同的 内圆球 面， 效率高、 质量好。 关键词 内圆球面加工镗 刀架 j p - r 精度夹具设计原理 中图分类号 T G 5 3 文 献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 0 9 1 2 0 0 1 2 0 2 一 般 在 T M6 1 8 A 型 镗 床 或 C A6 1 4 0 A 车 床 上 加 工 回转 体 表 面是很 方 便 的 ， 但 要 加工 球 面 尤其是 内球 表 面 相 当 困 难 。 如 图 1 所 示 球 阀 ， 球 面 轴 线 与 工 件 对 称 中 心 平 面 成 3 。 夹 角 ， 内 圆 球 面 直 径 有 3 0 0 8 mm、 3 5 0 8 mm 两 种 ， 如 在 车 床 上 加 工 ， 工 件 安 装 不 方 便 ， 即 使 设 计 夹 具 ， 刀 具 的 刚度 也 很 难 保 证 ， 而 在 镗 床 上 巧 收稿 日期 2 0 0 9 年6 月 根 据 工 件 受 力 平 衡 条 件 ， 则 ／F 2 W N Fo 3 式 中 F 为切 削力 的两水平 分力 F 与 F、的合 力 ， 则 F y 丽 4 f肚Ⅳ 5 式 中 为 摩 擦 因数 ， 按 较 光 滑 表 面 ， 取 值 O ． 2 。 将 各 参 数 代 人 式 2 、 3 、 4 、 5 ， 解 得 W 1 386．6 N 。 考 虑 到 切 削 过 程 的 复 杂 性 和 夹 具 使 用 的 安 全 性 ， 还 需 将 理 论 夹 紧 力 乘 以 安 全 系 数 。 这 里 安 全 系 数 取 2， 根 据 夹 紧方 案 ， 平 均 每 个 气 缸 夹 紧 一 个 工 件 ， 因 此 可 计 算 得气缸所 要提供 的夹 紧力为 2 X 1 386．6 2 773． 2 N 。 2 ． 3 气 缸 规 格 确 定 由 于 夹 紧 工 件 所 需 行 程 短 ， 可 以选 择 标 准 薄 型 气 l回 2 0 0 9 ／ 1 2 缸，其 理 论 作 用 力 如 表1所 示 f 】 将 所 需 夹 紧 力 与 表 中 数 设 刀 架 就 可 完 成 对 其 加 工 。 1 刀架设计的理论原 则 此 零 件 加 工 面 为 内 圆 球 面 。 根 据 球 面 形 成 理 论 ， 一 种 方 法 是 当 工 件 作 旋 转 运 动 的 同 时 ， 刀 具 作 垂 直 方 向 的 圆 弧 运 动 ； 另 一 种 是 当 刀 具 既 作 纵 向 运 动 又 作 横 向 圆 弧 运 动 时 ， 工 件 静 止 不 动 ， 即 可 加 工 球 面 。 从 镗 床 结 表1 标准薄型气缸的理论传递力 压力为0 ． 5 MP a时 据 对 照 ， 可 以 选 择 缸 径 为 1 0 0的 标 准 薄 型 气 缸 。 其 规 格 型 号 为 Q GD西1 0 0 X 5 0 。 3 气 动夹具设计特点 气 动 夹 具 的 设 计 区 别 于 手 动 夹 具 的 一 大 特 点 是 ， 设 计 气 动 夹 具 要 准 确 估 算 夹 紧 力 ， 以 确 定 所 选 择 的气 缸 是 否 合 适 。 另 1- ， 在 夹 具 的 气 路 设 计 中应 选 择 具 有 断 电 保 护 功 能 的 电 控 方 向 阀 ， 如 本 夹 具 中 的 S R 5 6 1～ C S 4 5 Dt ， 以 防 电 路 突 然 中 断 造 成 危 险 。 4 结束语 气 动 式 连 杆 铣 夹 具 经 设 计 、 制 造 、 调 试 后 投 入 使 用 。 实 践 证 明 本 夹 具 能 充 分 发 挥 机 床 、 夹 具 的 优 势 ， 提 高 生产效 率 ， 保 证零 件 的加 工质 量 ， 减 轻工人 的 劳动强 度 。 经 过 一 段 时 间 的 应 用 ， 对 加 工 零 件 进 行 抽 样 检 验 及 数 理 统 计 分 析 ， 测 得 工 艺 能 力 指 数 C 。 超 过 1 ． 3 3 ， 完 全 符 合 大 批 量 生 产 的加 工 工 序 能 力 要 求 。 参 考 文 献 [ 1 ] 王绍俊． 机械制造工艺设计手册 [ M】 ． 北京 机械工业 出版 社 ， 1 9 8 7 ． △ 编 辑 功 成 机械制造4 7卷 第5 4 4 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m