快速夹具（共3篇）
快速夹具 篇1
1 传统的装夹加工方法
广东省阳江市素有“中国刀剪之乡”的美誉, 五金刀剪产量占全国70%, 出口量约占全国的85%。我校校办工厂经常会接到五金刀剪配件加工单, 如图1所示的塑料刀柄配件, 需要加工的部分是表面网纹及两个小孔。图2的金属刀柄配件, 需要加工的部分是多处小孔及表面的凹槽。这些配件的毛坯材料都比较薄, 外形不规则, 直接用平口钳装夹难度大、效率低。为此需要解决装夹问题, 以提高生产效率。
这类五金配件一般是在数控铣床进行加工, 传统的装夹方法是直接用平口钳装夹, 并且要用垫块使工件保持平衡, 然后找正加工。每个工件经过这样的装夹找正, 都非常费时, 生产效率低。为了提高生产率, 可以考虑使用专用夹具。
2 快速夹具装置设计
1) 快速夹具装置的结构设计。装置分两大部分:一部分是夹具主体;另一部分是夹具模。
夹具主体主要由底板1、推拉式快速夹钳2、固定钳身5、活动钳身6组成, 如图3。底板通过夹板安装在数控铣床或加工中心上, 固定钳身用螺钉与底板连接, 活动钳身通过螺栓、压缩弹簧与固定钳身连接, 快速夹钳与活动钳身连接。其中, 压缩弹簧可以调节固定钳身和活动钳身的夹持力, 快速夹钳型号可以根据加工产品需要的夹持力不同来选择, 如表1。
夹具模3是根据不同产品的外形加工出来的, 它是通过螺柱或是其他方法分别安装在固定钳身和活动钳身上, 如图3。图4为我校产品加工的其中两种夹具模, 图4 (a) 的夹具模材质是塑料, 通过超黏胶粘贴在钳身上;图4 (b) 的夹具模材质是45钢, 通过沉头内六角螺钉与钳身连接。
1.底板2.推拉式快速夹钳3.夹具模4.螺栓5.固定钳身6.活动钳身
2) 快速夹具装置的工作原理:快速夹具装置通过推拉式快速夹钳使夹具模开合实现工作。向下拉动快速夹钳手柄, 使夹具模处于开模具状态, 把工件放入夹具模中, 然后向上推动快速夹钳手柄, 使夹具模闭合, 夹紧工件可进行加工。当夹紧力不足或过大可调节连接固定钳身和活动钳身的螺栓上的螺母, 来调节弹簧的压紧程度, 从而达到调节夹紧力的目的。
3 快速夹具装置的特点及应用
1) 装夹速度快, 操作简单。快速夹具装置投入生产使用后, 大大提高了生产效率, 使用前装夹一个工件耗时约为2~3 min, 使用后装夹一个工件耗时约为4~6 s。该装置在阳江地区也得到了其他五金配件生产企业的青睐, 已在10多家企业推广使用。
2) 夹持力范围广。根据加工工件的大小, 可更换快速夹钳, 也可调节弹簧的压缩程度, 使夹持力在较大范围选择。
3) 精度符合要求。由于五金刀柄配件的精度要求不高, 因此对装置的装夹要求不高, 满足产品的需要。
4 夹具装置的改进
1) 如果产品精度要求较高时, 可用导柱导套代替螺栓连接固定夹具体和活动夹具体。
2) 如果机床附有供气系统, 可把推拉式快速夹钳换成气动快速平钳, 从而可实现由手动变成自动。
3) 为了减少装夹工件的间隙时间, 可设计成双钳身夹具装置, 即在底板上并列安装两副钳身, 当一副钳身正在夹紧工件加工时, 可在另一副钳身上装夹工件, 等待加工, 以减少装夹间隙时间。
快速夹具 篇2
1.1问题的提出
早期的机床夹具, 如车床的鸡心夹头和卡盘、刨床的虎钳, 是和机床同时诞生和发展起来的。由于他们与机床配套供应用户, 一般也称为机床附件, 是通用机床夹具的鼻祖。现代的专用夹具是伴随着大批量生产的发展而发展出现的, 特别是和汽车工业的发展密切相关。专用夹具的使用, 一方面缩短了工序时间, 降低了加工成本;另一方面, 夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。因此, 在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的, 即夹具的经济性, 一直都是夹具结构发展和设计的主要问题。
而锁具的加工, 多是从事大批量生产的企业。他们多数采用专用夹具, 但是很难适应实际生产的多变性。同时, 要应用到数控机床和加工中心, 就对被固定加工件的夹具的使用性能和结构提出了新的要求, 特别是以钻孔加工的定位柔性夹具。以数控机床为基础建立的现代柔性制造单元和柔性制造系统, 均需要一种组装时间短、灵活机动的夹具系统。同时, 夹具系统也已经具备从专用夹具发展到组合夹具的生产趋势。
1.2设计实现
数控机床钻孔加工用快速夹具, 主要解决了现有的条形工件钻孔时固定不牢的问题。其技术特征在于:本体置于作业台上, 包括夹具本体及作业台;所述本体上设有横向切槽和纵向切槽;所述纵向切槽比横向切槽深, 正面呈“凹”型, 俯视呈“田”型;所述本体中心处设有孔, 孔两侧设有弧形通槽Ⅰ, 通槽Ⅰ下方设有矩形通槽Ⅱ;所述通槽Ⅰ与通槽Ⅱ连通, 所述通槽Ⅰ上方设有加工孔;本体还设有附加装置, 附加装置包括辅助连接件、连接柱及气缸;所述连接柱置于作业台上, 连接柱与气缸连接, 连接件与连接柱通过销连接;所述连接件与本体的横向切槽配合。本体四角设有螺钉孔, 穿过螺钉孔通过螺钉固定于作业台上。
1.3结构具体实现方式
下面结合附图对本设计作进一步说明:
如图1、图2所示, 夹具包括夹具本体1及作业台2。本体1置于作业台2上, 本体1上设有横向切槽12和纵向切槽13, 纵向切槽13比横向切槽12深, 正面呈“凹”型, 俯视呈“田”型;本体1中心处设有孔3, 孔3的位置选择由待加工工件所需钻孔位置和距离确定;孔3两侧设有弧形通槽Ⅰ4, 通槽Ⅰ4下方设有矩形通槽Ⅱ5, 通槽便于放置待加工工件及清理钻孔遗留的切屑;通槽Ⅰ4与通槽Ⅱ5连通, 待加工工件置于通槽Ⅰ4内;通槽Ⅰ4上方设有加工孔6, 刀具通过加工孔6对待加工工件进行钻孔或铣槽作业;切削的废料落入通槽Ⅱ5内;作业台2上设有冷却装置, 冷却装置内置冷却液, 对工件加工部位进行冷却;本体1还设有附加装置7, 附加装置7包括辅助连接件8、连接柱9及气缸10;连接柱9置于作业台2上, 连接柱9与气缸10连接;所述连接件8与本体1的横向切槽12配合;连接件8中部和连接柱9顶部分别设有连接孔;连接件8与连接柱9由连接孔通过销11连接;待加工工件放入通槽Ⅰ4内连接件8置于横向切槽12内, 压住待加工工件;通过销11把连接件8与连接柱9连接起来;启动作业台2下部的气缸10, 气缸10向下用力, 通过连接柱9固定连接件8牢牢压住大加工工件, 启动钻孔刀具;穿过加工孔6对待加工工件进行作业。实践证明, 该实用新型固定牢固、快速、准确, 加工方便。
本体1四角设有螺钉孔21, 并穿过螺钉孔21通过螺钉固定于作业台2上, 四角固定稳定牢固。该数控车床钻孔加工用夹具适用于条形工件钻孔时固定使用, 对工件固定牢固可靠, 操作方便, 能稳定地保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。
2总结
本数控机床钻孔加工用快速夹具的设计, 主要从功能结构上实现了条状零部件加工过程中的加紧和定位, 并且能够使夹具与工件的定位基准相接处, 用于确定工件在夹具中的正确位置, 从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对位置。
摘要：本文主要介绍数控机床钻孔加工用快速夹具的设计与实现, 主要解决了现有的条形工件钻孔时固定不牢的问题。该数控车床钻孔加工用夹具适用于条形工件钻孔时固定使用, 对工件固定牢固可靠, 操作方便, 能稳定保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。
关键词：数控机床,钻孔,夹具,工件
参考文献
[1]韩震宇, 计正寅.计算机辅助夹具设计CAD系统的思考[J].工业设计, 2015, (7) :157-159.
快速夹具 篇3
1 托辊轴加工工序分析
1.1 托辊轴加工工序分析
带式输送机的类型较多, 煤矿常用的是800带宽系列的输送机, 其托辊数量最多的是铰接槽形托辊, 该托辊轴主要有ϕ25 mm×347 mm和ϕ25 mm×465 mm两种尺寸, 如图1所示。本工序是用普通立式铣床, 在ϕ25 mm的轴两端分别铣削出长16 mm、厚度18 mm四个平面, 平面将在下一个工序用钻床加工出托辊相互铰接的孔, 属大批量生产。通常设计的夹具一次只能夹2根托辊轴, 单面铣削, 加工过程中操作者需装卸四次方可完成轴两端的平面加工, 反复装拆工件降低定位精度, 并增大工人劳动强度大, 加工效率相当低, 尤其在设备较少的企业, 往往托辊轴加工缓慢而影响整台产品的交货期。
1.2 该托辊轴的加工分析、制定夹具设计方案
(1) 托辊轴两端加工的平面与托辊轴中心线对称度为0.1 mm;
(2) 托辊轴两端加工的平面平行度为0.1 mm;
(3) 两端平面铣削长度均为16 mm、厚度为18 mm。
分析可知, 此零件属于小型零件, 且精度不太高, 零件的金属切除率少, 机床功率消耗不大, 可在普通立式铣床上加工, 并且对夹具的刚性要求不高, 适合采用多件联动夹具进行加工。笔者经过多次设计比较后, 确定了如图2所示的定位、夹紧方式和组合式三面刃盘铣刀的夹具设计方案, 该夹具可分别加工ϕ25 mm×347 mm和ϕ25 mm×465 mm两种尺寸的托辊轴, 在确保加工精度的前提下, 一次装夹6根托辊轴, 并且整个铣削过程只需装拆工件一次, 铣床工作台移动一次, 就可完成托辊轴两端四个平面的铣削, 提高工效达6倍以上, 并大幅减轻工人劳动强度。
2 定位方案设计
2.1 定位方案和定位元件的确定
该托辊轴是圆柱类零件, 由于在铣床加工平面时的尺寸是长度16 mm、厚度18 mm, 根据图3建立的坐标, 只需限制5个自由度, 分别是, 其中方向的自由度不需限制, 属于不完全定形位, 从托辊轴的几何形状以及托辊轴中心线与加工平面的对称度、平行度要求考虑, 选用V块作为定位元件效果最佳, V形块为组合式两端各一块, 可限制四个自由度, 保证了所加工平面与托辊轴中心线的对称度及两平面的平行度要求。限制是用图2中“活动定位块”, 装夹托辊轴时未加工端必须与支承板表面接触, 支承板限制了托辊轴一个自由度, 确保所铣削的平面长度达到16 mm。当一端已加工完毕, 加工另一端时, 则必须将“活动定位块”拆除铣刀方可进行铣削, 由于刀具切削力小、加紧可靠, 沿Y方向不会产生移动, 因此已加工好的端面也不需再用“活动定位块”进行定位。在夹具体上开有二通槽, 分别安装活动支承板, 可满足ϕ25 mm×347 mm、ϕ25 mm×465 mm两种规格托辊轴的加工, 使该夹具能加工两种不同规格的托辊轴。V形块共设计7快, V形面呈水平摆放, 托辊轴装在两个V形面中级, V形块兼定位及夹紧作用, 如图3所示。其中顶端一块V形块是固定不动, 其余6块是可移动的, V型块相互之间安装有复位弹簧。复位弹簧在安装时就处于被压缩状态, 有一定的预紧力, 在装工件时操作者需将两相对V形块分开, 才能装上工件, 这样可利于工件在未夹紧前保持其已定位置。
2.2 定位误差分析
该夹具定位原理如图3所示, 将托辊轴支撑在两个短V形块之间, 可提高工件的刚度和定位稳定性。V形块呈水平放置, 除两端的以外, 其余5块V形块均是双面呈V形, 使V形块兼有定位和夹紧双重作用, 托辊轴定位时对中性好, 如图3所示。
在设计V形块时, 为保证托辊轴水平方向定位的稳定, 取α=90°, 安装过程中必须保证7块V形块的高度保持一致, 中心线在同一水平, 这样才能使定位精度得到保证。
计算V形块的定位误差△D时, 分析托辊轴工序图可知, 工序基准与单位基准不重合, 基准不重合误差。采用V形块为定位元件时, 基准位移误差。
根据托辊轴工序图、在V形块定位情况及铣刀加工方向, 可得定位误差计算公式:
当α=90°时, △D=0.207δD, 其中δD是工序基准与定位基准距离之间尺寸公差, 如图1所示。
检验该夹具设计的定位方案是否达到要求, 能否保证工件加工精度, 可用误差计算不等式的公式进行验算, 即
其中, △Z-A—夹具制造、安装误差;△G—过程误差;△D—定位误差;δ—工件的加工允差。
由于△Z-A、△G主要与夹具制造、调整、机床的工作精度、刀具的制造误差等因素有关, 而与夹具定位方案、定位精度关系不大, 通常进行检验时可按三项误差平均分配, 即满足如下不等式, 定位方案就能保证工件加工精度。即,
3 夹紧方案设计
通过对托辊轴工序图分析, 此零件属于小型零件, 加工过程中切削力小, 机床功率消耗不大, 所需夹紧行程较小, 因此采用结构简单, 操作方便的螺旋夹紧机构, 如图4所示。托辊轴支撑在左右两块V形块上, 由于V形块兼有定位和夹紧功能, 在夹紧的同时已定位的工件会产生轻微移动, 采用图4中夹紧手柄, 可同时使左右两排V形块同步轻微移动, 并依次将6根托辊轴夹紧。夹紧时虽然已定位的工件会产生轻微移动, 但由于在各V形块之间安装的弹簧预紧力作用下, 使夹紧行程小, 可快速夹紧工件, 不会破坏原定位。该托辊轴是圆柱形零件, 定位时不需要限制Y的自由度, 并且铣削轴两端平面时铣刀进给方向与夹紧力方向一致, 因此轻微移动不影响已确定的位置。但必须采用如图所示夹紧方式, 否则左右夹紧不同步的话, 则会使托辊轴轴线产生偏移, 破坏了工件已确定的位置。
螺纹选用方牙螺纹, 自锁性能好, 夹紧的可靠性好。在铣削加工过程中, 工件主要受力就是铣刀的切削力, 由于切削量少, 所以切削力也就小, 其指小于螺旋夹紧力, 因此夹紧可靠。螺旋夹紧夹紧力计算公式:
式中:W—螺旋夹紧机构所产生的夹紧力 (N) ;
Q—原始作用力 (N) ;
L—作用力臂 (手柄) (mm) ;
d0—螺旋中径 () ;
α—螺旋升角 (°) ;
ϕ1—螺旋表面处摩擦角 (°) ;
ϕr2—螺杆顶部与压紧块的摩擦角 (°) ;
r—螺杆顶部与压紧块的当量摩擦半径 (mm) 。
4 夹具体结构设计
夹具体是夹具的基座和骨架, 通过它将夹具的各组成装置和元件连结为一个整体, 并通过它将夹具安装在机床上, 夹具各组成部分与夹具体有安装尺寸精度要求, 夹具相对于机床工作台也有安装位置要求。本夹具设计的夹具体如图5所示, 四个长孔是用T形螺栓固定夹具体与铣床工作台的, 夹具体与铣床工作台位置是用图3中T形槽定位键确定。由于本夹具可加工ϕ25 mm×347 mm和ϕ25 mm×465 mm两种规格的托辊轴, 则用于定位的左右V形块应能移动, 如图5所示, 右边的V形块是活动的, 当V形块在图示“800型497规格”位置时, 是加工ϕ25 mm×347 mm规格的托辊轴;在“800型497规格”位置时是加工ϕ25 mm×497 mm规格的托辊轴。V形块在夹具体上的位置是用定位销确定的, 如图5所示。
5 组合铣刀和对刀元件设计
在设计本夹具时, 为提高加工效率, 减少工件装夹次数, 设计了组合铣刀如图6所示。用两把ϕ80×8 (mm×mm) 的三面刃盘铣刀, 安装在如图6的铣刀架上, 在刀具中间加上调整垫圈, 该调整垫圈的长度尺寸, 就决定了托辊轴两端所铣削平面之间18 mm尺寸要求。加工时, 一次可完成所夹的6根托辊轴一端上下两个面的铣削, 完成一端的加工后, 将铣床工作台水平移动至托辊轴另一端加工位置, 即可进行加工。在整个铣削过程中, 托辊轴只需装夹一次就可完成四个面的加工。
铣床的对刀元件是用来确定刀具与夹具相互位置的元件, 又称为对刀块。本夹具常用的是侧装对刀块, 该对刀块是可换式, 可根据加工的工件直径尺寸不同, 选用不同的对刀块, 如图6所示。
6 结束语
在实际生产过程中, 由于各个生产企业的加工产品、生产条件各不相同, 在满足使用要求和加工精度的前题条件下, 根据现有的设备情况, 通过设计制造一些多件联动快速夹紧的夹具, 既保证了加工精度, 又大幅提高生产效率和降低工人劳动强度, 并可充分发挥现有设备的潜力, 降低新设备、新工艺装备的采购成本, 缩短产品的生产周期, 以获得更大的经济效益和社会效益。笔者所设计的该夹具在现场使用中, 得到企业领导和操作者的普遍好评, 虽然也存在着许多不足, 但夹具设计方面有独到之处, 可以向读者提供一些参考, 同时希望读者提出批评和建议。
参考文献
[1]陈立德.工装设计[M].上海:上海交通大学出版社, 1999.
[2]肖继德, 陈宁平.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 2000.
[3]沈鸿, 等.机械工程手册第9卷机械制造工艺 (三) [M].北京:机械工业出版社, 1983.
[4]陈德生.机械制造工艺学[M].杭州:浙江大学出版社, 2010.