装夹方案

装夹方案（精选7篇）

装夹方案 篇1

新方案实施背景

原有定位机构采用的是内圆柱面和定位机构的上平面与工件的精车外圆和下平面接触定位。原定位机构如图1所示, 在生产过程中经常出现定位面磨损后导致孔的位置度超差, 给组合件装配带来了困难和无法装配。该定位机构一旦有磨损就需要对整个定位机构进行加工制作, 而且加工制作工艺较为复杂, 需要车、铣、钻、热处理和磨削加工, 在热处理时定位机构容易变形导致废品, 由于内圆柱孔直径大, 不容易装夹, 制作周期长和制作成本高。

原定位技术方案

定位机构的加工制作流程:下料→粗车→精车→铣削→钻削→热处理→磨削。此过程制作周期长, 加工难度大, 在制作过程中容易产生废品。定位方式是以定位机构的内圆柱面和定位机构的上平面与工件的精车外圆和下平面接触定位。此方式在装夹过程中上料需要垂直取放才容易找正, 接触面要求高;工件的压紧固定方式是用垂直拉杆与水平压块锁紧的方式进行固定。

原有定位技术的缺点如下:

(1) 定位机构在生产过程中, 经常出现定位面磨损后导致孔的位置度超差, 给合件装配带来困难和无法装配。

(2) 定位机构一旦有磨损就需要对整个定位机构进行加工制作, 制作周期长, 费用高。

(3) 定位机构的加工制作工艺较为复杂, 需要车、铣、钻、热处理和磨削等加工, 定位机构直径大, 不容易装夹, 制作过程中需要较大的卡爪, 在热处理时定位机构容易变形导致废品。

(4) 前轮毂的产量大, 对夹具定位机构的磨损也比较大, 因此定位机构的消耗量也比较大。

新装夹定位技术的优点

新装夹定位所要解决的技术问题是将原来内圆柱面和定位机构的上平面与工件的精车外圆和下平面接触定位的方式, 改用内圆柱上面圆线与工件的R圆弧锥面定位的方式。新的定位机构如图2所示, 在保证产品质量的前提下, 改变了以往定位机构的定位方式, 避免了当定位机构有磨损时就需要对整个定位机构重新制作带来的定位机构不能重复利用的问题。

新装夹定位技术实现的具体实施案例

以往的定位机构在加工G1H44前轮毂时, 由于磨损, 加工出来的产品质量不稳定, 需对定位机构进行重新加工。在加工的过程中需要对其热处理和磨削, 当时没有热处理和磨削条件, 于是采用精车后就直接定位, 此种方式也能保证产品的质量, 但定位机构磨损较快, 需要重复制作定位机构。通过对加工产品G1H44前轮毂和定位机构的研究发现, 只要将原来的以定位机构的内圆柱面和定位机构的上平面与工件的精车外圆和下平面接触定位的方式, 改变为用内圆柱上面圆线与工件的R圆弧锥面定位的方式就可以解决上述带来的问题。该定位机构去除了以往定位机构上平面与内圆柱之间的R角。

新装夹定位机构的制作方案

新定位机构的制作流程:下料→粗车→精车→铣削→钻削。加工的过程是, 料下好后先把定位机构装夹在数控机床的自定心卡盘上, 并装有专用精车的辅具钢环, 保证其加工精度圆跳动在0.02mm以内。在装夹时对x、y方向打表, 并保证各向都在0.03mm以内, 再通过编写程序, 用YG8刀片进行加工。新装夹定位机构加工出来的产品尺寸已在三坐标测量仪上反复验证过, 每次都能符合工艺要求, 而且质量很稳定。原来定位装夹与新定位装夹的对比如图3所示。

结语

新装夹定位技术方案带来的有益效果:改变了以往定位机构磨损后需要完全重新制作的方式;避免了在热处理和磨削工序中容易出现废品;避免了工件在装夹时要严格垂直放下的方式;缩短了定位机构制作周期;节约了定位机构的制作成本。

装夹方案 篇2

内燃机是一种通过使燃料在机器内部燃烧, 并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。凸轮轴是发动机里的一个部件, 控制气门的开启和闭合动作, 主要承受周期性的冲击载荷。凸轮与挺柱之间的接触应力很大, 相对滑动速度也很高, 其工作表面的磨损比较严重。因此凸轮轴轴颈表面除应有较高的尺寸精度、较小的表面粗糙度和足够的刚度外, 还应有较高的耐磨性和良好的润滑性, 其表面加工质量将直接决定内燃机的排放质量。因此, 合理安排凸轮轴的加工工艺显得尤为重要。本文着重于凸轮轴数车精加工工序, 分析其在加工过程中的装夹方案, 以便高效、高质量地加工出合格的零件。

1 难点分析

凸轮轴是轴类零件, 利用数控车床车削是必不可缺少的加工工序之一。凸轮轴在数控车床上加工所采用的装夹方式一般为一夹一顶 (即一卡盘夹紧一顶尖顶住) 或一夹一中心架支撑。图1为用于数控车床精加工的凸轮轴零件, 由于该凸轮轴总长比较短, 槽宽比较窄, 利用刀架作为数控车床中心架移动的动力, 中心架可移动的范围小, 只能位于法兰或右端第一个凸轮上, 因此合理选用夹具装夹极为重要。

2 装夹方案分析

通过对凸轮轴的结构与工艺进行分析, 若要在数控车床上两次装夹, 保证加工精度, 有两种方案:一是采用前道工序加工出的基准面进行两次装夹, 二是采用专用的夹具对凸轮轴进行安装。

2.1 采用前道工序加工出的基准面进行两次装夹

前道工序在加工过程中也有两种方案: (1) 用卧式加工中心来加工, 定位元件选用两V型块。工件上用两V型块组合定位, 定位时定位面的直径误差要控制在0.1 mm之内, 镗削或铣削加工两法兰外圆面及在两端面上加工中心孔, 这样数车上加工时需要的所有定位基准面就全部加工出来了。 (2) 用外圆磨床去磨两法兰外圆面。在磨床上装夹方式是采用两顶尖孔定位, 虽在磨床上装夹两次, 但两次定位基准都是两顶尖孔, 磨床上加工好后, 两顶尖孔和法兰外圆面就是数车加工时的基准面。在卧式加工中心或外圆磨床上加工好的工件在数控车床上两种装夹方案均采用一夹一顶方式, 其加工精度都可得到保证, 但此方案仅适用于小批量的生产, 且加工效率不高。

2.2 采用专用夹具进行两次装夹

采用专用的夹具装夹, 既能保证加工精度又能实现大批量的生产, 其效率也较高。

2.2.1 专用夹具第一次装夹凸轮轴

在数控车床上第一次装夹先采用两顶尖定位方式, 加工所有的外圆面和各槽, 然后在加工好的法兰外圆面上支撑中心架, 加工左端面和孔, 加工位置如图2所示。此处使用顶尖定位的卡盘是专用夹具, 其顶尖起定位作用, 3个卡爪起夹紧作用, 各个卡爪夹紧行程可不相同, 最多可差别5mm。专业夹具结构如图3所示。

2.2.2 专用夹具第二次装夹凸轮轴

在数控车床上第二次装夹先采用一夹一顶定位方式, 卡盘是软爪, 夹持在第一次装夹加工好的法兰圆面上, 顶尖顶在第一次装夹在卡盘端的中心孔上, 加工所有的外圆面和各槽, 然后在加工好的法兰外圆面上支撑中心架, 加工端面和中心孔, 加工位置如图4所示, 这样数控车床上两次装夹过程中加工精度都得到了保证。

3 装夹方案的确定

由于方案一需要增加一道工序去加工定位基准, 而且凸轮生产线上的加工设备目前还不具备加工能力, 因此决定采用方案二。方案二的专用夹具只需将原有的卡盘改装就可使用。根据现有凸轮轴的结构对其卡爪夹持范围和顶尖孔的位置进行改造, 改造后效果如图3所示。为保证装夹进度, 在专用卡盘装上数控车床后, 调节3个安装螺栓, 确保顶尖上的跳动在0.02mm之内, 然后拧紧3只螺栓上的放松螺母。第二次装夹的软爪也要在装夹之前确认其跳动在0.02mm之内, 如超差也要对软爪重新进行车镗加工, 确定其跳动在要求范围之内。

4 结语

凸轮轴数控车削加工过程中装夹方案的选择是难点, 此次通过对其结构的分析确定了合理的装夹方案———专用夹具装夹。选用该装夹方案仍能保证定位基准的统一原则, 确保凸轮轴在该工序中的加工质量;利用该夹具可以省去加工定位基准面的工序, 只需对现有的夹具进行适当改造就行, 大大提高了加工效率, 节省了加工成本, 且可以进行大批量的生产。

摘要：凸轮轴是内燃机的重要零部件之一, 在内燃机内主要承受周期性的冲击载荷, 其本身加工质量的好坏直接决定着内燃机的排放质量。在加工过程中零件的加工质量与加工工艺有着密不可分的联系, 其中最突出的是零件装夹方案的确定。现通过分析凸轮轴在数控车床上精车工序中的几种装夹方案, 根据现有条件确定了最佳装夹方案——专用卡盘装夹。该方法不但操作简单, 而且减少了加工工序, 提高了效率。

关键词：凸轮轴,装夹方案,专用卡盘

参考文献

[1]夏焕金, 陆忠民.凸轮轴凸轮型面车铣加工工艺的研究[J].机车车辆工艺, 2010 (5) .

[2]贾会会.数控加工工艺规程与夹具设计的问题研究[J].机电产品开发与创新, 2012, 25 (5) .

[3]李斯滨.数控加工工艺研究[J].科技创新与应用, 2012 (10) .

[4]杨建明.凸轮轴数控加工工艺研究[J].中国制造业信息化, 2012, 41 (17) .

装夹方案 篇3

为了对曲面零件进行精密加工,需要设计工件的装夹及定位方案[1],本文以QQ模型的加工为例,介绍曲面零件的装夹及定位方案。该QQ模型如图1所示,头部和身体均为圆弧面,翅膀、双脚、围巾、嘴、眼睛等部位为曲面。加工设备为三轴立式数控加工中心。通过仔细分析零件,首先要解决以下两个问题:1)需要怎样的夹紧装置和支撑装置保证此零件在加工过程中的稳定性;2)为了保证加工要求,使零件的所有曲面都满足加工要求,需对工件进行准确定位[2]。本文通过分析和计算工件加工时的受力,提出了曲面零件的支撑与夹紧方式的具体方法。

2 零件加工方案设计

刀具选择及切削用量确定如下:

1)Φ100mm面铣刀,面铣削辅助垫块;

2)Φ10mm的平铣刀,用于工件毛坯曲面粗加工;

3)Φ6mm的平铣刀,用于垫块毛坯曲面粗加工和工件毛坯半精加工;

4)Φ4mm的球头铣刀,用于垫块毛坯和工件毛坯的曲面精加工。

确定加工坐标原点:加工原点定在工件毛坯块中心平分毛坯的平面上。

切削三要素分别为切削速度Vc、进给量f与进给速度Vf、背吃刀量ap和侧吃刀量ae,确定如下:

式中:Vc———切削速度,m/min;

d———铣刀直径,mm;

n———刀具转速,r/min。

进给量:f=fz×z

式中:f———每转进给量,mm/r;

fz———每齿进给量,mm/z;

z———刀具齿数,z。

进给速度:Vf=nf

式中:Vf———进给速度,mm/min;

n———刀具转速,r/min;

f———每转进给量,mm/r。

背吃刀量ap和侧吃刀量ae主要由加工余量和对表面质量的要求决定。

选择主轴转速与进给速度时,先查切削用量手册,确定切削速度与每齿进给量,然后按式Vc=πdn/1000,Vf=nzfz计算主轴转速与进给速度(计算过程从略)[3]。

设计好的零件加工工序如表1所示。

3 零件的装夹方法分析

图1是由UG软件设计出的QQ模型的三维图形。该QQ模型的头部和身体均为圆弧面,翅膀、双脚、围巾、嘴、眼睛等部位为曲面。此模型加工难度主要是实体造型复杂,其表面由不同的曲面构成,而且曲面起伏变化大、死角多,装夹难度较大。因工件主体是前后身体部分,所以装夹的主要受力面为其前后两面;又因正面形状比背面复杂,若先加工正面,再以正面定位则一是会影响定位精度,二是会使垫板的加工变得复杂。考虑以上因素选择先加工背面,再以背面定位加工正面[4]。

4 工件毛坯与装夹工具

根据模型的几何形状,本文选用一块123mm×101mm×48mm长方形毛坯,是经过预先铣削加工过的规则合金铝材料。垫块毛坯是表面不大平整的电木块,尺寸加工后为85×60×25。采用立式数控铣床加工。夹装工具选用平口虎钳和螺杆、压板(加工完背面后反过来加工时用)。加工原点定在工件毛坯块中心平分毛坯的平面上。如图2所示。

其他装夹工具还包括两个相同的垫块,都是规则模具钢,尺寸为70×40×20,以及压板一块。

5 装夹方案设计

5.1 加工模型背面

从模型结构来看先加工背面有利于工件的装夹,如图2所示,夹具选择平口虎钳,装夹时需要注意以下几点。

1)基准面设在毛坯的中间平面上,加工深度(最深处)为基准面以下2.5mm处。这主要是考虑到下一步正面加工时能够将位于毛坯的中间平面上的翅膀和双脚部分加工到,而且还可用球刀将分界部分加工得更精确。若这部分加工深度只是定到毛坯的中间平面上,那么正面加工时就会在中间平面上留下没有加工好的部分。

2)除去模型加工部分外,毛坯也要铣去10mm厚度,而且还要在已加工好的模型周围留有足够的空间,如图2所示。其目的是为下一步加工模型正面时装夹定位用。这是因为使用R2mm的球刀进行精加工,其刀杆和刀刃部分很短,如不铣削10mm,精加工时刀具进不去。

5.2 翻转加工模型正面

夹具采用之前已加工好的电木垫块,两块规则的模具钢,以及压板和梯形螺栓。

装夹定位的计算如下:定位基准即为毛坯中心平面,由于加工背面时已将下部铣去10mm,所以定位基准到工作台面的距离为(48/2-10)+20=34mm,其中20mm为模具钢的高度。

装夹方式如图3所示。将工件的背面放入预先加工好的电木垫块中,这一步的关键是要保证工件装夹好后其基准面距工作台面距离为34mm,即要计算好电木垫块的凹槽的加工深度,如图4所示,这样装夹时工件才能放稳。由于所选垫块较毛坯短,所以需在工件下面两侧放入规则的模具钢,其高度已确定好为20mm,这样零件就被支撑起来。为确保定位再在上面两侧用压板及螺栓固定。如图5所示零件已装夹定位好了。

对刀时以工作台为对刀平面,再在操作面板上增加34mm(即为加工时设定的毛坯中心平面),同时将工件四周铣削掉10~15mm,方便精加工时刀具的进入。

5.3 电木垫块的凹槽的加工

这一步是保证零件装夹定位可靠的关键,应先计算好凹槽的加工深度,确保零件装夹好后其基准面距工作台面距离为34mm,否则会造成加工的误差。

另外,在加工模型正面的过程中,当前后面即将断开时(即模型与坯料未分开时),将压板压主模型正面最高点的肚皮上,将模型压紧定位,再进行下面的加工。

6 结束语

通过此加工实例对曲面零件的装夹、定位和加工方案的设计进行了有益的探索,对零件在加工过程中的稳定性问题及为曲面零件的准确定位问题进行了探讨,希望对同行有所裨益。

参考文献

[1]SunY W,Guo D M,Jia Z Y,Wang H X.parametric tool path generation from triangular meshes for flee-form surface machining[J].Intemational Journal of Advanced Manufac-turing Technology,2006(28):721-726.

[2]郑联语,谢敏,汪叔淳.装夹方案的模糊综合评价方法[J].航空制造技术,2001(02):31-33.

[3]魏康民.机械制造技术基础[M].重庆:重庆大学出版社,2004.

装夹方案 篇4

在制造技术中, 制造系统分为物质系统、能量系统和信息系统, 其中物质系统的一个很重要的组成部分是工件的装配系统, 传统的装配系统需要依靠人工进行工件的装配和定位误差的测算及调整, 这就大大限制了整个制造系统的质量与效率。利用三维建模软件则可以提高这个过程的效率, 并将其与信息系统实现无缝的对接, 促进整个制造系统的自动化。

在零件的加工中, 零件的加工质量是保证机械产品质量的基础。零件的加工质量包括零件的机械加工精度和加工表面质量两大方面。其中机械加工精度是机械制造工艺学的主要研究问题。机械加工精度是指理想几何参数与零件实际几何参数之间的符合程度;加工误差就是用来描述加工精度的一个具体的数值, 即加工精度的高低就是藉由加工误差的大小来表示的。

零件的加工精度包含三个方面的内容:尺寸精度、形状精度和位置精度。一般情况下, 零件的加工精度和零件的加工成本是正相关的, 同时加工精度越高, 生产效率则越低, 因此加工精度的具体高低需要设计人员根据零件具体的使用条件和客户的要求来合理地柔性地制定工件的加工精度。与此同时, 零件加工的工艺人员则需要根据设计的要求和具体的生产条件制定对应的生产工艺流程, 以保证零件的加工精度要求得以实现, 并在此基础上尽量降低生产成本和提高生产效率。

在机械加工中, 工艺系统中的种种误差, 在不同的具体条件下, 分别以不同的方式和程度反映到了加工误差中, 所以把工艺系统的误差称之为原始误差。在原始误差中, 与工艺系统初始状态有关的称为几何误差, 在几何误差中很大一部分就是工件的定位误差。

工件装配中的定位误差是由于工件在夹具上 (或机床上) 定位不准确而引起的加工误差。其本质是工件在夹具上定位后工件的工序基准在加工要求方向上的最大的变动量。定位误差来源自基准位置误差和基准不重合误差, 它们分别定位元件的制作误差和定位基准的选择不同而引起的。定位误差的传统计算方法主要有以下三种:

(1) 合成法:即分别计算基准位置误差和基准不重合误差, 然后再在加工方向上进行合成。

(2) 定义法:根据定位误差的本质即工序基准的最大变动量来计算定位误差。

(3) 微分法:用几何方法得出某定位尺寸的表达式, 然后对其进行微分, 最终求得其定位误差。

上述三种定位误差的计算方法看似不同, 但本质上是相似的, 都是在二维平面上进行分析, 得到相关表达式后代入数据得出计算结果, 过程十分繁琐, 并且分析的过程需要依靠人工完成, 极大地限制了工件加工的效率。

随着计算机辅助设计软件的出现, 在计算机模拟的虚拟环境下进行定位误差的分析与计算成为可能, 这为制造技术中的工件安装过程提供了很大的便利。

例如在Solid Works装配体环境下, 可以使用软件中的“测量工具”快速而又准确地得到定位误差的具体数值, 其分析过程的基本思想是建立在“定义法”的基础之上的, 其具体的分析计算方法是:

(1) 利用Solid Works建立定位元件与工件的三维模型并分别保存。

(2) 利用Solid Works新建一个装配体, 将第一步中的两个三维实体作为装配零件调入, 并进行模拟工件装夹的情况进行装配。

(3) 在装配体中建立一系列点、线、面与工件的工序基准相对应。例如利用Solid Works中的“临时轴”命令, 来快速建立内孔或者是外圆的中心线作为工序基准。

(4) 接下来需要分析影响工序基准在加工方向上变动的因素, 再分别以各个影响因素的最小或者最大尺寸对董建重建模型, 从而得到工序基准两个上下极限位置;多个独立因素会分别影响工序基准变动, 独立因素中的尺寸因素可以直接用于重建模型, 而同轴度等位置因素引起的工序基准变动量则需要进行简单相加后再用于重建模型。

(5) 在Solid Works中选择使用尺寸测量工具, 分别测量在上述的两种极限位置下工序基准沿加工要求方向至夹具体上的某一个固定的参考位置的距离, 两次测量值之间的差的绝对值即是所要求的定位误差。

这种方法的计算精度可以在Solid Works的文档属性的单位选项中自行设定。随着三维的计算机辅助设计软件的发展, 这种方法具有很大的技术优势。

现代制造技术在向着信息化集成化的方向发展, 那么将定位误差的分析计算利用三维设计软件来实现, 可以与整个系统实现信息对接。在产品的设计阶段即可在虚拟环境下利用三维模型对可能出现的定位误差进行分析计算, 然后根据此进行设计方案或者工件的装夹方案的改进, 可以有效的避免出现过大的定位误差而造成工件加工制造的损失;同时也可以利用已经设计完善的夹具的三维模型, 导入三维设计软件中进行定位误差的分析计算, 以省去定位方案的建模过程, 快速得到结果。根据以上的论述, 可见这种利用三维建模软件进行定位误差计算的方法具有广阔的应用前景以及极大的开发空间。

摘要：本文描述了在现代制造技术中, 利用SolidWorks等计算机辅助软件, 对机械加工中工件装夹时产生的定位误差进行分析计算的一种方法;并对这种方法的具体步骤加以描述, 还探讨了这种方法的实际应用意义。

关键词：机械CAD技术,机械加工工艺,定位误差

参考文献

浅析不落轮镟床装夹方式 篇5

不落轮镟床是一种特殊的车床, 安装于地下, 加工对象是单个或者轨道车辆的轮对, 其动力驱动、装夹方式以及刀具安装都与普通车床存在着较大差异:主轴通过摩擦滚轮与轮对接触, 依靠摩擦力驱动轮对沿轮轴转动;刀架竖直安装于床身, 在数控系统的控制下进行镟修加工 (如图1所示) , 装夹过程也有其特点。

2 U2000-400不落轮镟床的装夹过程

与普通车床一样, 镟床的装夹可分为定位与夹紧两个过程。

2.1 定位过程

车辆沿轨道进入镟床, 轮对被限制在沿轨道方向, Z轴方向的位置确定;到达预定工作位置附近后, 镟床摩擦轮架升起至工作位, 轮对高度不再改变, X轴方向的位置确定;同时, 由于同侧的两个摩擦滚轮将轮对支撑起来, 起到V型定位的作用, 将轮对的轴心保持在摩擦滚轮轴心线的中垂线上 (如图2所示) , Y轴方向的位置确定[1]。

1.轮对2.床身3.主轴电机及驱动4.主轴5.摩擦滚轮6.刀架及滑轨

2.2 夹紧过程

为使轮对在加工过程中不受切削力、重力等力的作用破坏定位, 还需对其进行夹紧。夹紧的过程分为轮对径向夹紧与轴向夹紧两个步骤。

1.轮对2.车轴3.摩擦滚轮4.摩擦轮架

2.2.1 径向夹紧

镟床常见的径向夹紧方式有图3所示五类[2]。

1.外轴箱支撑型2.内轴箱支撑型3.顶尖型4.外轴箱下压型5.内轴箱下压型

其中, 第1、2种支撑型适用于轴重在15 t以上的重型车辆, 否则轮对与滚轮间的接触压力不足以产生足够的摩擦力驱动轮对转动;第3种只适用于轴端外露的轮对, 同时完成轴向与径向的夹紧;第4、5种适用于地铁等轴重较小的情况。

以第4种外轴箱下压型为例进行分析:操作工操纵压爪压住轮对轴箱, 压爪对轮对施加一个向下的压力P2;通过一个比例方向阀分配液压将摩擦轮架升起, 并使摩擦滚轮维持在浮动状态, 不论轮对外形存在怎样的缺陷, 始终保持轮对轴箱与压爪的可靠接触, 并对轮对施加一个恒定向上的压力P, 配合滚轮的V型定位, 从而达到了对轮对的径向夹紧 (如图4所示) 。

1.轮对2.摩擦滚轮3.轮对轴箱4.压爪5.下压装置

此时P=P1+P2, P1约为轮对轴重的1/2, P即为滚轮与轮对的接触压力, 为驱动轮对旋转提供足够的摩擦力。在操作系统内可对直接对接触压力P进行调节。

2.2.2 轴向夹紧

镟床通过一对轴向控制轮紧靠左右轮对内侧面, 将轮对在轴向上固定, 从而实现对轮对的轴向夹紧, 如图5所示。

至此, 镟床对轮对的装夹结束, 轮对被可靠地夹持, 只保留Z轴方向的回转自由度, 左右轮对被限制的内侧面就是后续测量加工流程的基准面。

1.轮对2.轴向控制轮3.摩擦滚轮

3 不同装夹方式的比较

如表1所示, 广州地铁目前拥有各型号不落轮镟床若干台, 分别来自于国内外不同的生产厂家, 且各线路车辆轴箱形式不一, 存在着各种不同类型的装夹形式。

3.1 外轴箱装夹与内轴箱装夹

不同的车辆由于不同的设计, 轴箱可能置于轮对内侧和外侧。由于空间限制, 内轴箱装夹无法利用压爪的形式将轴箱下压, 而是利用螺栓螺母构造的装夹连接杆将轮对内轴箱与镟床进行连接 (TF2000HD连接至一个可上下移动的内轴箱下拉装置, U2000-400直接连接到镟床床身) , 如图6所示。通过连接杆对轴箱施加一个向下的拉力P2, 与外轴箱装夹情况一样, 达到P=P1+P2的平衡。

3.2 外轴箱支撑

1.轮对内轴箱2.装夹连接杆3.床身/下拉装置

外轴箱的装夹也分为两种:带外轴箱支撑装置与不带外轴箱支撑装置的, 前者以一号线的106T为典型代表, 后者以目前多条线路使用的U2000-400为代表。其区别在于, 前者除了具备后者所有的结构外, 还额外具有一个外轴箱支撑结构, 轮对除了受到重力P1、压爪下压力P2以及滚轮支撑压力外, 还受到支撑结构向上的支撑力P3, 此时P=P1+P2-P3。如图7所示。这种结构类似于过定位, 目的是保证镟床在摩擦轮架抬升油缸的液压系统或电控系统出现故障的情况下, 摩擦轮架下降, 但轮对仍可靠被夹持, 不至于造成轮对的突然下降, 损坏刀具或者轮对。

3.3 回旋式压爪

外轴箱装夹的下压爪分为两类, 一类是类似U2000-400镟床的直动式, 下压装置可在纵向 (X轴) 与水平 (Z轴) 方向移动, 探出的压爪可根据不同轴箱形状进行更换。另一种是回旋式, 下压装置也可在纵向进行升降运动, 但初始状态下压爪套筒与轨道方向平行, 工作时套筒回旋90°, 并伸出压爪对轮对进行装夹, 其压爪一般为固定式, 装夹不同型号轴箱时, 一般采取附加特定工装的形式达到兼容的目的。

1.初始位置2.工作位置3.压爪套筒4.压爪

4 结束语

镟床取消外轴箱支撑结构可节约一定的成本, 虽然可通过液压回路增加防坠落保护措施来消除轮对意外坠落的隐患[3], 但总体看来带外轴箱支撑结构的装夹方式更为可靠。回旋式下压装置在直动式下压装置纵向与水平运动的基础上, 多出一个回转运动, 在设备成本以及维护工作量方面存在明显劣势。

参考文献

[1]Germany Hegenscheidt.Underfloor Wheelset Lathe.Oper-ating/Maintenance Manual General Informations[Z].2009.

[2]陈雷.对仿形不落轮镟床的数控化改造[D].广州:华南理工大学, 2012.

感应加热机配套装夹设备的研究 篇6

目前教师和学生使用感应加热机的方法通常按照以下步骤:1) 教师或者学生带上工作手套;2) 手拿火钳夹紧工件;3) 把夹紧的工件放在感应加热机的感应线圈中;4) 加热完成后迅速将工件放到水中淬火。这种使用加热机的方法存在以下不足之处:操作比较麻烦;对教师和学生的安全性不高;零件做出来的效果时好时坏。因此, 迫切需要改善感应加热机配套装夹教学设备。

1 总体方案设计与分析

在方案的确定上, 选用丝杆螺母副作为机器的上下主运动的传动方式, 并且利用步进电机作为夹持工件时的旋转运动。在三维软件的绘图中, 我们将实际购买的材料形状、材料类型进行了改进, 使得机器的刚度以及传动时的平稳度得到相当的提高。我们在设计夹具的过程中, 尽量采用简单架构进行设计, 因为要考虑到夹具以及工件的重量不能太大, 而且夹具对工件的夹紧方式要简单而到位。其次就是对三相异步电动机的接线以及程序的编写进行一番研究, 经过我们对三相异步电动机的调试, 实现工作台在垂直方向上的位移精确度, 使得工件能够准确地移动到感应加热机的感应线圈中进行加热。最终我们的项目产品能够正常运作, 并且达到当初的设计预想, 实现教学用途。

工作原理:该设备主要利用丝杆与步进电机配合实现可控制轴向匀速上升。

丝杠是各类型精密机械上最常使用的传动元件, 其主要功能是将旋转运动转换成线性运动, 或将转矩转换成轴向反复作用力, 同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号, 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 (即步进角) 。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量, 从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度, 从而达到调速的目的。利用导轨导向, 使中板稳定上升下降。在相应位置加上限位开关, 实现其在某一位置反转, 停止。关于工件的旋转问题, 我们在中板安装一个小型步进电机, 因为感应加热工件表面后需要快速入水搅拌冷却, 故电机应在加热完毕后马上停止。若使用普通电机在停止后因惯性会继续旋转, 不便于取出工件。关于装夹:因为该感应加热机加工最大工件直径为30 mm, 工件最大重量约为0.8 kg, 为了便于取出, 我们使用具有弹簧的小型三爪卡盘, 使用联轴器与电机轴连接。

2 结构设计

综合各个零件的设计, 机器的实际整体构造如图2所示。材料参数见表1。

说明:我们在经过计算以及校验之后确定步进电动机在传递转矩给丝杆轴的切应力以及扭转强度符合安全要求, 即最大切应力在安全切应力的范围之内。

3 功能特点与创新点

我们设计的感应加热机配套装夹设备特色在于能够帮助老师以及学生在做热感应加热教学时, 避免用火钳夹持工件的危险, 提高自身安全性以及提高加热效果和效率。我们利用滚珠丝杆螺母作为机器竖直方向的传动方式, 可以更加平稳地传递电动机的转矩, 而且丝杆螺母还可以承受较大的负载, 提高机器整体的刚度。利用步进电动机作为机器的动力源, 可以确保工作台在竖直方向上的精度和准确的距离, 以便将工件很好地控制在感应加热机的感应线圈中加热。并且可以让夹持工件的夹具作匀速旋转运动, 使得工件的表面四周加热得更加充分, 而且可以通过调整步进角来调整加热的时间, 使得整个工件加热时间可以根据热处理的工艺来调整。

4 部分部件的设计实图以及装配

感应加热机工作台的装配如图3所示。步进电动机的接线如图4所示。

5 结语

本研究的主要内容, 是完成感应加热机配套装夹设备的设计。对本感应加热机配套装夹设备的工作台、支架、步进电机等进行了尺寸的确定, 使用三维软件进行分析优化, 并且进行了设备零部件的加工, 完成了设备实物的整体装配。设备制作完成后, 投入到实际使用当中, 使用结果表明本装夹设备能弥补人工操作的不足之处, 提高自动化程度以及工件的热处理质量, 满足了设计预期的目的和要求。

参考文献

[1]李琳, 李杞仪.机械原理[M].北京:中国轻工业出版社, 2012.

[2]何明申.创新思维修炼[M].北京:民主与建设出版社, 2001.

[3]曾志新, 刘旺玉.机械制造技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2011.

数控铣平口钳装夹性能提升的尝试 篇7

关键词：装夹平口钳,原理,改进方案

机械加工中, 平口钳是较为常见的装夹工具, 它分机用和手用两种, 都是利用两钳口作定位基准, 靠丝杠, 螺母传送机械力的原理进行工作的。平口钳结构简单, 装夹迅速, 加工时省时省力, 提高了加工效率、加工精度和产品质量。但是平口钳也有其不足之处: 不能较好地装夹外形较为复杂的工件。主要原因是平口钳钳口是平直的, 不适于装夹圆柱形工件, 机加工时工件易位移, 有时工件还会飞出机床台面。为此, 特对平口钳钳口进行结构的改进设计, 以满足更多使用功能的要求, 使其更加实用化。

一、设计要求

1.不论对于装夹的工件是圆形的还是方形的, 不需要依靠外界的零件 (如, V型块、卡盘等) 。

2.不需要进行换装, 即装夹方形工件时变为平直开口的平口钳;装夹圆形工件时变为V型开口的平口钳。

3.平口钳要求结构简单, 装拆方便, 易于维修。

4.平口钳在装夹工件时, 用力要省, 夹紧力要大, 工件夹紧, 稳定可靠。

二、设计原理及改进方案

1.V型块定位的优点

(1) 对中性好:即能使工件的定位基准轴线对中在V型块两斜面的对称平面上, 在左右方向上都不会发生偏移, 且安装方便。

(2) 应用范围较广:不论定位基准是否经过加工, 不论是完整的圆柱还是局部圆弧面, 都可采用V型块定位。

2.改进方案

在不用卡盘装夹圆形工件时, 数控铣床装夹圆形工件时往往都是依靠V型块来装夹的。如果我们将平直开口的平口钳设计成一个具有活动式的V型块, 在装夹方形工件时, 平口钳的开口根据要求变成平直的, 当装夹圆形工件时, 平口钳的开口又会变成V型。这样, 无论装夹圆形或方形工件, 都不需要任何的条件就可以达到快速装夹的目的。

三、总体构造

基于实际应用, 尽量保持其基本组成部件变化不大, 仍由6大基本部件构成, 即钳体、固定钳体、固定钳口、活动钳体、活动钳口、 丝杠螺母机构等。在充分分析、借鉴现有产品的基础上, 重点在平口钳固定钳口和活动钳口上进行了研究。

1.钳口的材料。由于钳口有很大一部分是被掏空的, 同时还要承受很大的力, 这就要求钳口材料的硬度要大, 考虑其综合性能, 以热处理钢为优选。

2.钳口圆弧半径。钳口圆弧半径的确定至关重要, 直接影响平口钳的综合性能, 要通过严格的分析计算、优化选择, 这样才能确保平口钳操作自如、稳定可靠。

改进后的结构如图所示:

通过改进后的手用平口钳, 完全解决了平口钳装夹工件时只能装夹方形件或只能装夹圆形件的缺陷, 从综合效益上讲, 首先, 装夹工件的效率得到提高。其次, 手用平口钳的成本增加不大, 具有巨大的市场推广空间。

参考文献

[1]廖念钊, 莫雨松, 李硕根, 等.互换性与技术测量.5版.中国计量出版社, 2008-02.

[2]杨巧绒, 张克义.AutoCAD工程制图.中国林业出版社, 2006-08.

[3]陈立德.机械设计基础课程设计.高等教育出版社, 2009-06.

[4]张春林, 曲继方, 张美麟, 等.机械创新设计.机械工业出版社, 2007-09.

[5]王兰美.机械制图.高等教育出版社, 2004.