操纵器盖液压自动夹具设计.pdf

工艺与检测 T e c h n 0 10 g y Q n d T 酬 操纵器盖液压自动夹具设计 陈超山① 蒋 波① 赖玉活② 李 健① 李 新① 张晓东① ①广西科技大学机械工程学院， 广西 柳州 5 4 5 0 0 6 ； ②柳州市数控机床研究所， 广西 柳州 5 4 5 0 0 7 摘要 针对操纵器盖铸造毛坯侧面存在拔模斜度， 传统工装方案不易夹紧、 耗时费力、 效率低的问题 ， 在分 析 了操纵器盖结构及尺寸精度的基础 上， 针对性地设计了一种操纵器盖液压 自动夹具。详细阐述 了该液压夹具的结构特点和工作原理， 在对其切削力和夹紧力计算后， 选取相应 的液压缸结构尺寸 及其传动元件， 设计 了一套液压传动系统 。实际应用中 该夹具结构紧凑 ， 操作简单， 加工过程实现 了稳定定位 ， 缩短了辅助J j - r 时间， 提高了加工精度 。 关键词 操纵器盖； 夹具结构 ；液压夹紧 ； 传动系统 中图分类号 T G5 4 7 文献标志码 A De s i g n o f h y d r a u l i c a u t o ma t e d f i x t u r e f o r ma n i p u l a t o r c o v e r C HE N C h a o s h a n ① J I ANG B o ① ， LAI Yuh u o ② ， L I J i a n ① ， LI Xi n ① ， ZHANG Xi a o do n g ① D e p a r t me n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， G u a n g x i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， L i u z h o u 5 4 5 0 0 6 ， C HN； L i u z h o u R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C N C Ma c h i n e ， L i u z h o u 5 4 5 0 0 7， C HN Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o p a t t e rn d r a f t i n t h e s i d e o f ma n i p u l a t o r c o v e r c a s t i n g b l a n k ，t h e t r a d i t i o n al fi x t u r e d e s i g n i s n o t e a s y t o c l a mp i n g，t i me c o n s u mi n g，l o w e f fic i e n c y p r o b l e m ，b a s e d o n t h e an aly s i s o f t h e ma n i p u l a t o r c o v e r s t r u c t u r e a n d s i z e p r e c i s i o n，d e s i g n s a c o n t r o l l e r c o v e r h y d r a u l i c a ut o ma t i c fix t u r e ． El a b o r a t e d o n t h e s t r u c t u r e c h a r a c t e ris t i c s a nd wo r k i n g p r i n c i p l e o f t h e h y d r a u l i c c l a mp，b a s e d o n t h e c alc ul a t i o n o f t h e c u t t i ng f o r c e an d c l a mp i n g f o r c e，s e l e c t i o n o f h y d r a u l i c c y l i n d e r s t r u c t u r e c o r r e s p o n d i n g t o t h e s i z e an d t r a n s mi s s i o n c o mp o n e n t s ，d e s i g n s a s e t o f h y d r a u l i c t r a n s mi s s i o n s y s t e m． P r a c t i c al a p p l i c a t i o nt h e fi x t u r e h a s t h e a d v an t a g e s o f c o mp a c t s t ruc t u r e，s i mp l e o pe r a t i o n，p r o c e s s i n g p r o c e s s t o a c h i e v e a s t a b l e p o s i t i o n， s h o r t e n t h e p r o c e s s i n g t i me，ma k e t h e p r o c e s s i n g mo r e a c c u r a c y ． Ke ywo r d sma n i p u l a t o r c o v e r ；f i x t ur e s t ruc t u r e；h y d r a ul i c c l a mp i n g； t h e t r a n s mi s s i o n s y s t e m 汽车变速箱操纵器盖是典型的外形结构不规则 、 机加工部位多、 形位公差要求较高的铝合金薄壁壳类 零件， 原有的加工方法主要是通过人工划线找正、 手动 装夹对毛坯进行钻孔和铣削等加工， 加工 时需要多次 装夹换刀 。由于该工件工艺上要求侧面具有 1 ． 5 。 拔 模斜面 ， 装夹容易浮动 ， 技术上的基准孔、 工艺孔的同 轴度和精基准面的平面度难 以保证。为了减小加工时 人工装夹引起的误差 ， 缩短生产周期 ， 提高工件的加工 精度 ， 设计一种操纵器盖专用液压 自动夹具很有必要。 根据工序集 中原则， 工艺要求以支撑面为粗基准进行定 位， 支撑面应光滑平整、 不得有凸起不平现象 j 。其主 要加工工序为 铸造一人工时效一粗镗支撑孔一铣精基 准面一钻基准孔一精镗支撑孔一钻工艺孔。可以看 出 操纵器盖的加工不仅工作量较大， 且各道工序加工的质 量会直接影响后续工序的工时耗用量与加工精度。由 于操纵器盖侧面是角度为 1 ． 5 。 的拔模斜面， 工件装夹时 夹紧力不易控制。因此准确有效地对其斜面进行定位 夹紧是本工装设计的难点。 1 零件分析 2 夹具 设计 操纵器盖采用金属压铸成型法制造毛坯， 材料 为 Y L 1 1 3 Y Z A1 S i 1 1 C u 3 ， 硬度约为 1 2 5 H B S 。如图 1 所示 ， 从外形看是一种薄壁壳类工件， 长宽高约为 1 1 0 m I n x 8 5 m l n x 2 0 m m。其加工部位呈空间分布 ， 主要为精基 准面的铣削， 支撑孑 L 的精镗 ， 工艺孔和基准孔的钻孔等。 1 48 2 ． 1 夹具结构 根据操纵器盖尺寸小的结构特点 ， 设计多工位夹 具 ， 在底板上安排 4个装夹位， 使得一次装夹 ， 完成 4 个工 件 的加工 ， 实现批 量生产 和工件加工 工艺 的一 致性 。 工艺与检测 T 0 Io g y a n d T e s t 定位面宽度 取 6 4 mi i i ； b 取 4 ． 3 m m； 夹紧点高度 。取 0 ； 夹紧面长度 C取 9 mm。 为工件与夹紧元件 间的摩擦系数 ， 取 0 ． 2 5 ， 代人数据得 一1 ． 8 7 x [ s i n l O x 1 0 4 5 6 4 9 x 1 2 5 c o s l O x 4 ． 3 x 1 0 4 5 ] ” 一 9x 12 5 26 4Q2 5 0 1 8 40 N 3 液压传动系统设计 1 缸径选择 根据所需夹紧力选择液压缸直径 D， 液压缸活塞 杆受压时 F D 2 _ d 2 式 中 1 8 4 0 N， d0 ． 4 D， 行程 5 0 mm， 叼 为液压 缸的机械效率， 取 0 ． 9 ， 初算 时 P 由经验数 据选取为 3 MP a。 代人数据得 D3 2 m l T l 通过查 表圆整 液压缸 内 径取 4 o mm ．活塞杆直径为 1 6 m m。 2 缸流量计算 工作时液压缸所需流量 Q _ 9 ] 式 中 A为液压缸有效作用面积 ； 为活塞与缸体 的相 对速度 ， 初定为 0 ． 0 2 m ／ s 。 A 孚 D ～ d 代人数据 ， Q 2 ． 1 X 1 0 1 1 1 ／ s 3 液压泵的选择 由工况可知 ， 液压泵输出流量 Q ≥K∑Q ⋯ 式中 为系统泄露系数 ， 取 1 ． 3 ； ∑Q 为同时工作的 液压缸及 液压马达 的最 大总流量 ， 由缸流 量查表得 2． 1 X 1 0 m。 ／s ，由于工作 中需要 用节流阀调速 ， 在计 算液压泵流量 时还需加上最小的溢 流量 ， 一般取 0 ． 5 X 1 0 ～m ／ s 。则 Q 。 4 X∑Q 4 0 ． 5 X 1 0 2 2． 2 L ／mi n 本设计工作循环过程 中， 液压泵的压力和流量 比 较恒定 ， 则泵 的功率 为 P Q P p 一 上 一 1 0 卵p 式 中 P 为液压泵的最大工作压力 ； Q p为液压 泵的流 量 ； 卵为液压泵的总效率 ， 查表得 0 ． 7 。 P Q 1 ．5 kW 一 1 0 0． 7 。 查表取泵的功率为 1 ． 5 k W。 1 5 0 4 液压回路设计 图 3为该液压回路系统图， 当工件置于夹具体上 完成初定位后 ， 闭合开关 ， 电动机带动变量泵 6工作 ， 液压油从油箱 3经过吸油过滤器 2进入 回路 ， 电磁换 向阀 1 0通电 ， 压力油进人液压缸的无杆腔 ， 推动活塞 杆完成对工件的夹紧， 当压力表 9达到所需压力值时 ， 工件实现夹紧； 工件加工完毕后 ， 电磁换向阀 1 0断电， 液压油经换 向阀返 回有杆腔 ， 活塞杆 回收 ， 夹 紧力消 失 ， 完成卸载。 液压回路系统中， 进油速度与夹紧速度密切相关， 通 过串联节流阀7控制流速 ， 实现夹紧动作的控制L 1 ； 分流 集流阀1 2 是使4 个工件实现同步夹紧， 确保工件定位可 靠， 加工精度一致； 串联液控单向阀 1 l 使工件定位完成后 实现自锁， 保证工件处于稳定的加工位置。 1 一 回油过滤器 ；2 一吸油过滤器 ；3 ～油箱 ；4 一液位油温计 ；5 一风冷却器 ； 6 _ - 变量泵；7 一节流阀；8 一单向阀；9 压力表；1 O 一电磁换向阀； 1 1 一液控单向阀；l 2 一分流集流阀；l 3 一液压缸；1 4 一放油球阀。 图3 液压回路系统图 4 结语 本文通过对工件 的工艺进行分析 ， 设计 了一种操 纵器盖专用液压 自动夹具 在对其结构特点与工作原 理进行介绍的基础上 ， 算 出了该工件铣加工时所需要 的切削力和夹紧力 ， 设计 了一套 与其相配套 的液压系 统 ， 并对其所需重要元件进行 了选型。目前该液压 自 动夹具 已经在实际生产中推广应用 ， 在满足生产需要 的前提下大大降低了劳动强度 ， 减少了辅助加工时间 ， 取得较大经济效益和社会效益。 参考文献 [ 1 ] 张建中 ． 机械制造工艺学[ M] ．北京 国防工业出版社， 2 0 0 9 1 3 9 1 4 1 ． [ 2 ] 李昌年 ．机床夹具设计与制造 [ M] ．北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 7 2 62 7． [ 3 ] 王启 平 ．机床夹 具设 计 [ M] ．哈尔滨 哈尔 滨 工业 大 学 出版 社， 2 0 0 4 1 6 81 6 9 ． 下 转 第 1 6 2页 ZU 等 ． 1 0 勇O朋