专用工装零件

专用工装零件（精选7篇）

专用工装零件 篇1

摘要：化铣工艺是利用化学溶液与金属产生化学反应, 借助有效的保护措施, 使零件不需要的部分金属腐蚀溶解, 从而获得零件所需尺寸和形状的一种特种加工方法。本文介绍了化学铣切钛合金零件专用工装的设计, 指出了其存在的不足之处。

关键词：化学铣切,钛合金,零件,专用工装,设计

1 专用工装设计

1.1 材料的选择

化铣钛合金零件工装使用的材料, 首先必须能耐住浓氢氟酸和浓硝酸的腐蚀, 现场对非金属材料:玻璃钢、有机玻璃、尼龙、ABS、聚氨酯板、软聚氯乙烯、聚四氟乙烯、PVC、氯丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、黑耐油橡胶、聚丙烯, 进行了280小时化铣液浸泡试验。试验发现:聚丙烯、聚四氟乙烯、丁腈橡胶三种材料状态没有改变, PVC材料颜色微变外, 其余材料都已经发生性能改变, 包括颜色、硬度、脆性、强度等;现场对选用常用不锈钢材料OCr17Ni2Mo2 (SUS316) 及OCr18Ni9 (SUS304) 进行试验对比, SUS316要比SUS304耐腐蚀性要好, 但二者使用时, 必须涂防护胶。

PP材料:学名为聚丙烯, 耐酸性能好, 焊接性能好;具有良好机械加工性能, 应用广泛, 可以进行同种材料焊接, 因此可以作为结构件, 但强度不高, 做承力件, 需内衬钢材或增加材料厚度;如果无法买到工业用PP材料, 也可用民用的PP-R材料, 如热水管件等, 但耐腐蚀不如前者, 只能进行热熔焊接;工业用PP材料, 纯度可以保证, 对于化学铣用工装, 最好选用工业级PP材料, 不推荐采用民用PP管件, 如必须采用, 优先选择使用PP-R热水管件。

SUS316耐酸能力比SUS304强, 但SUS316在市场上很难买到, 可以用SUS304代替, 对工装使用过程没有太大影响, 仅仅是处于酸液中的时间, 要略有减少。

丁腈橡胶:可作为垫片使用, 现场使用后丁腈橡胶表面没有变化, 但材料硬度略有降低, 外观表面颜色没有变化。

聚四氟乙烯:在化铣液中有很好的表现, 由于聚四氟乙烯为高温压结材料, 不适于进行同材料焊接, 同时与PP材料也无法进行塑料焊接;该材料粘接性能很差, 除非表面清理的非常干净。因此, 聚四氟乙烯可以做螺钉、螺帽、垫片等单独零件使用。

硬聚氯乙烯, 又叫PVC, 虽然耐腐蚀性能好, 但在试验中微变性, 因此设计化铣工装中尽可能不采用此种材料, 但该材料有国家标准的管件, 设计时也可采用, 但不推荐, 如有必要, 推荐采用pp-R管件。

1.2 粘接技术

在工装设计过程中, 不可避免使用粘接剂, 通过对各种粘接剂进行试验表明:环氧树脂、502胶水、PVC上下水胶具有良好表现。

环氧树脂胶:对金属和非金属具有优异的粘合力、耐热性、绝缘性、硬度和软性都好, 可用于金属、非金属等材料的粘合;现场可采用配制环氧树脂溶液进行工装零件间的粘接及较大间隙填充, 也可作为工装修理时填堵磨损的面、孔修补等;当与化铣液长时间接触, 会腐蚀变薄, 以此要及时复涂。

502胶水:对金属、非金属等具有非常好的粘接性能, 试验发现, 粘接件能长时间浸在化铣液中而不开裂, 如丁腈橡胶与PP材料粘接、PP材料与不锈钢粘接等, 但沾接表面必须打粗糙。

PVC上下水胶:是一种专门粘接PVC材料的粘接剂, 包括上水胶、下水胶, 在家庭装修时经常使用, 但粘接强度不大, 不能承受大的冲击, 必要时要通过螺钉等固定;对PP材料也有一定粘接作用。

1.3 特种焊接技术

塑料焊接:PP材料有优良的焊接能力, 在化铣工装中得到广泛应用;焊接采用PP焊条 (一般为厂家自制, 市场上也有出售) 通过热风机 (塑料焊机, 500度以上空气) 进行焊接, 保证焊接质量。

热熔焊接:如采用民用PP-R材料, 如采用塑料焊接, 焊接性能不好, 建议采用热熔焊机对接焊接;这种方法可采用标准的PP-R材料上下水管件, 如弯头等, 可以化铣工装及相关装备的设计、制造等。

1.4 涂敷技术

由于工装中经常使用不锈钢钢材作为承力件, 对其保护为重中之重, 主要下面有以下涂敷方法:

(1) 热浸PVC法:就是将工装放入PVC溶液中, 将溶液一层层涂到工件上, 粘接力较好, 涂层能抗轻微冲击。

(2) 包涂法:利用PP材料可以焊接的性能, 利用管、板等, 将工件整体进行包装, 接口处采用焊接封口;在厚度上可以自由选择, 但没有结合力, 仅为包装, 可以考虑与粘接方法联合使用。

(3) 喷涂PVC法:采用塑料喷涂设备, 对工装进行喷涂, 有效厚度一般为1.5 mm工装的使用会受到限制。

(4) 衬玻璃钢法:采用环氧树脂和纤维布 (或涤纶布) , 在零件表面进行缠裹, 3-4mm约缠10层, 固定时间为24小时。可以对任何型面进行衬覆, 粘接力好, 强度高, 但粘接剂必须为环氧树脂。。

1.5 工装结构选择

由于化铣中需要不断搅拌, 保证各加工面腐蚀速度一致, 因此夹具优选轮辐复合结构, 卧式、立式均可, 在电机带动下, 能缓缓旋转, 该结构具有轻巧、强度高、耐腐蚀好的特点。该化铣夹具主要固定架、活动中轴、垫片、紧锁螺母及紧固件组成。

1.6 工装设计中注意的问题

(1) 丁腈橡胶垫片无法固定:粘接面没有打毛, 502胶水涂敷不够, 没有垫片限位槽。

(2) 丁腈橡胶垫片表面失去弹性:材料老化, 或502胶水涂在表面。

(3) 涂敷玻璃钢表面起鼓:纤维布透气性不好, 里面有空气没有排净。

(4) 涂敷玻璃钢表面有坑:涂敷不到位, 用环氧树脂补添。

(5) 化铣工装使用后, 里面有化铣液, 没有设计排出孔或该孔堵塞。

(6) 使用后螺钉位置表面塌陷:PP材料比较软, 加力拧紧时, 材料发生塑性变形;可用环氧树脂液修补, 或增加大垫片分散压应力。

2 化铣工装技术的不足与展望

化铣工艺有其独到的优势, 随着加工技术进步, 对工装的需求将会更加多样, 而设计、制造的工装手段有很大的局限性, 本文只从试验角度对化铣工装进行阐述, 没有涉及更多材料, 还有很大的局限性, 特别是对材料的使用状态数据, 包括使用寿命等, 都没有确切的数据支撑;另外工装结构强度方面, 还没有开展研究。

参考文献

[1]赵永岗, 等.化学铣切在钛合金加工中的研究及应用[J].表面技术, 2009.

[2]成大先.机械设计手册 (第四版第一卷) [M].北京:化学工业出版社.

特殊专用工装夹具 篇2

1 特殊专用离心式弹性夹头

(1)工作原理

图1所示的特殊专用离心式弹性夹头是用来装夹轴销类或套类零件外圆表面的。夹具体1以上止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)连接,开动机床前将工件9放入弹性夹头7前端的孔中,当机床带动夹具开始旋转后,离心重块8(数只)在离心力的作用下,绕销6作逆时针方向摆动,其左端部即压缩柱塞3,柱塞3继而压缩浮动介质4使拉杆2左移。由于拉杆2的右端是以螺纹与弹性夹头7的螺孔相连接,因而拉杆2左移时,弹性夹头7也随之左移,其右端则由于受夹具体1锥孔的强迫而产生弹性收缩,从而夹紧工件9的外圆表面,此时便可进行切削加工。加工完毕后机床主轴停止旋转,由于弹性夹头7的锥体与夹具体1之间为非自锁配合,所以弹性夹头7会自动恢复变形而松开工件。

1.夹具体2.拉杆3.柱塞4.浮动介质5.防护罩6.销7.弹性夹头8.离心重块9.工件图1特殊专用离心式弹性夹头

(2)特殊专用夹具的特性

1)优点:轴向尺寸较小,结构较为紧凑,且由于采用浮动介质4而使得拉杆2的后移机构变得简单可靠。此外,由于离心重块8的绝大部分质量集中在夹具前端,因此,夹具体1上安装离心重块8的部位的加工工艺性较好[1]。为了防止夹具在高速旋转时可能发生的偶然事故,在离心重块8的外部设置了防护罩5。

2)缺点:离心重块8与销6、离心重块8与夹具体1上的槽之间的配合要求较高,否则重块可能会出现卡滞现象。

(3)需注意的问题

具体设计这类特殊弹性夹头时,应注意以下几点。

1)弹性夹头7锥部之锥角应在非自锁范围内,以免机床停车后无法松开工件。

2)弹性夹头7与夹具体1的孔之间一般应加一过渡套,以延长夹具体的使用寿命。此外,当工件直径发生较大变化时,也便于更换过渡套及弹性夹头。

3)与浮动介质4相连通的有关部位应注意采取适当密封措施。

在这里值得指出的是,图1所示的特殊专用离心式弹性夹头结构也完全可以移植用于设计专用离心式弹性胀套,用来夹紧盘套类工件内孔(具体结构略)。

2 特殊专用离心式端面拨动顶尖

(1)用途

在工件加工中用轴类零件两端的中心孔进行定位,依靠拨爪拨动工作端面来传递切削加工时所需运动及动力的车床夹具习惯上称之为端面拨动顶尖。这种端面拨动顶尖由于工人装夹劳动强度低,可不停车装卸工件,可在一次装夹中完成所有外表面的加工,且具有综合加工效率高及工件各被加工表面之间相互位置精度高等一系列优点,因而日益受到重视。但是,目前的端面拨动顶尖结构一般仅限于尾座力顶紧式的,即工件通过尾座力的作用向主轴方向移动而使得端面拨动顶尖的拨爪夹紧工件端面,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。这种尾座力顶紧式端面拨动顶尖的显著缺点一是操作工人仍有一定劳动强度,二是尾座力的大小不易控制和掌握,造成实际切削用量的选取有很大盲目性[2]。为了克服尾座力顶紧式端面拨动顶尖的上述缺点,设计了如图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖。

(2)工作原理

夹具体1以止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)配合连接,其前端部锥孔中装有固定顶尖11。当工件12在尾座顶尖与固定顶尖11之间获得正确定位后,即可开动机床。在离心力的作用下,数只圆柱型离心重块2向离心方向运动,其右侧面的斜面推动钢球7向右移动,进而通过浮动介质9使拨爪10右移,拨爪10前端的刃部便微量嵌入工件12的左端面中,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。切削加工完毕后机床停车,圆柱形重块2在钢球3及弹簧4的作用下复位,拨爪10失去对工件端面的顶紧力,便可取下工件。使用圆柱形重块2的离心式夹具较图1所示的杠杆式夹具从结构方面来说更为简单紧凑,加工工艺性也有较大地改善,且重块不易出现卡滞现象。

在具体设计图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖时,对重块2与夹具体孔之间的配合应适当选取,并在结构方面采取一定措施,保证重块2能在夹具体1的孔中滑动自如。此外,对拨爪10应设置保持机构,以防止其滑出[3]。

1.夹具体2.离心重块3.钢球4.弹簧5.防护罩6.挡圈7.钢球8.螺钉9.浮动介质10.拨爪11.顶尖12.工件

(3)特殊专用夹具的特性

特殊专用离心式端面拨动顶尖相对尾座力顶紧式来说,其优越之处除了能显著减轻工人劳动强度外,另一个非常突出的优点是其允许的极限切削用量可通过切削实验来进行确定,这对于指导实际切削加工过程具有重要意义。

3 结束语

由上述两种典型的特殊专用离心式夹具可以看出,特殊专用离心式夹具的结构研究还有很大的拓展空间。金属切削加工高速化的潮流已随着刀具材料与机床技术的发展而兴起,这无疑为特殊专用离心式夹具提供了一个很好的发展机遇。可以断定,随着机械制造技术的不断发展,特殊专用工装夹具将发挥重要的作用。

摘要：介绍为提高劳动生产率和降低加工成本,在进行各类机械加工时有效地利用特殊离心式专用夹具的方法。零件旋转时产生的离心力,既能夹紧又可固定零件;停止旋转后随着离心力的消失,零件处于自由状态,可轻松装卸零件。采用特殊专用工装夹具既保证了工件的加工精度,又稳定了产品质量,还可改善工人劳动条件,保证安全生产,进而扩大机床工艺范围。

关键词：专用工装夹具,弹性夹头,拨动顶尖,离心力,夹具体

参考文献

[1]陶崇德.机床夹具设计[M].上海:上海科学技术出版社,2005.

[2]李家宝.夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2000.

面向管接头类零件的成组工装设计 篇3

航空机电产品中有许多管接头类零件,其独特的外形决定了需要有专门的工装来应对该类产品的加工。虽然专用工装具有结构与刚性上的优势,但也有只能为一个型号专用的狭隘性,极大地增加了生产成本。

通过分析多种型号管接头类零件的工艺,把形状类似、尺寸相近、加工要素和安装方式相同的零件挑出来进行分组,针对一组 (或多组)相似零件 的一道 (或多道)工序综合考 虑夹具的 设计方案,最后对所设计的夹具进行误差分析,这种夹具叫做成组夹具。它不但具有专用夹具的优点,而且在一定范围内对工件特征具有良 好的适应性。加工组内 不同型号 零件时,只需更换或调整夹具的某些零件就可以达到 要求。其设计流 程如图1所示。

1零件的分类与分组

该类型夹具是基于对不同型号的管接头类零件进行工艺分析和改进来设计的。

零件分类:航空机电液压设备上使用的管接头有多种型号,把结构相似、加工要素和功能基本相同的零件归为一类,按 “成组”原则设计加工夹具。

零件分组:管接头类零件在加工时都需要在零件转弯凸台处定位,因此,所使用的夹具夹持部分应做成开口的叉形夹持件。叉口宽度B1与转接头凸台处厚度B有关(图2),因此,加工管接头零件时,应根据管接头转弯处凸台厚度B设计叉口零件(靠山)的宽度B1。

2成组夹具结构设计

成组夹具是根据一组被加工零件的特性而设计的,所以它与组内各零件的形位公差、尺寸精度要求都有密切的关系。成组夹具在设计方法和设计步骤上与专用夹具的设计大致相同, 但其在结构原理上与专用夹具有所区别。成组夹具一般由基础件、可调换件和标准件3部分组成,基础件包括夹具体、夹紧传动装置、操纵机构等。对于组内的各种加工对象而言,其基础件部分是完全相同的,而可换、可调部分是不同的,即通过更换或调整某些定位或导向元件来适应组内不同零件的加工要求。因此,在设计时应综合考虑组内各零件的形状和尺寸,合理设计通用的基础件,正确选择和确定定位基准、定位元件、导向元件、夹紧方式等。

2.1定位基准与定位元件的确定

以图2(a)所示管接头为例,管接头零件螺纹大径与外圆面有位置度关系,因此选择零件P和K方向作为定位基准,以V型块来实现P方向定位,以靠山来实现定位夹紧零件的K和S方向定位。这样可以达到定位基准和设计基准的统一,减少定位误差。

2.2夹紧方式和夹紧力方向的选择

为了防止零件在加工中沿定位方向(S方向)移动,本夹具采用叉形靠山和V型块共同作用来实现定位夹紧。虽然夹紧力方向与切削力方向成90°,但由于加工过程中切削力主要由靠山叉口下端面来承担,因此夹紧方式是可靠的,既能保证工件放置的正确,又能满足成组的要求。

2.3夹具体及其他基本设计

夹具基体是成组夹具的基础,不但要结构合理,而且要有足够的刚度。另外,基体外廓尺寸应满足组内全部零件的加工要求。其他基础件应根据组内各工件的尺寸、形状等因素综合考虑,最终确定夹具基体的形状、尺寸。

2.4成组夹具结构

加工管接头类零件的成组夹具结构示意图如图3所示。

该夹具靠山18在垂直方向可柔性调整,以适应凸台宽度B相同、垂直方向上尺寸H不同的管接头的加工要求。垂直方向上通过调整紧定螺钉20和螺钉22来升降盖板18的高度以适应不同的深度H的定位。对于垂直方向上的定位,则可以依据管接头凸台厚度B来设计靠山18的宽度B1,通过更换调换件来满足垂直方向上的定位要求,从而实现不同尺寸管接头类零件的定位。管接头的夹紧通过调整丝杠3带动左右钳口5、7的相对运动来实现,丝杠的调节可以保证满足一定尺寸范围内不同直径D的管接头的夹紧要求,加工管接头最大直径D由夹具钳口7或9的开口宽度决定。

1—销子 2—滑块 3—丝杠 4—花盘 5—钳口 6—螺钉 7—钳口 8—止动块 9—钳口 10—滑块 11—盖板 12—螺钉 13—螺钉 14—销子 15—螺钉 16—盖板 17—垫板 18—靠山 19—定位板 20—紧定螺钉 21—支板 22—螺钉

3定位误差分析

管接头类零件外径和端面都有精度要求,第一项径向尺寸相对于外螺纹的大径有位置度要求,第二项端面对径向轴线 (即凸台中心)有长度要求。从夹具结构可以看出,管接头类零件的这2项精度可以通过调整靠山18来调节管接头水平轴线与图3组合夹具体右图水平轴线的位置度关系,使之位置度在条件范围内跳动。同时调整图3丝杠3来驱动钳口5、7的相向运动,使之夹紧管接头,可使管接头垂直方向轴线与钳口V型中心线平行度、位置度关系保持在条件范围内。

4结语

专用工装零件 篇4

1零件的加工特点

1.1薄壁零件加工特点

在生产实践中, 薄壁类零件加工时易变形, 而且变形的表现形式是多种多样的, 有体积和尺寸的胀大和收缩变形, 也有弯曲、歪扭、椭圆、翘曲等畸形变形。但就其产生的机理来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类。

某厂某型号产品中加工的是大口径的变波束平板天线, 主体结构由辐射板、馈电板、功分/和差网络等通过盐浴焊接, 连接波导螺装而成, 显著特点是波导腔体叠加层数在整体厚度不到30mm内达到五层、层与层之间间隙最大不超过10mm、整个形成腔体的零件壁厚均为1mm, 局部让位部位仅为0.5mm。腔体尺寸精密。馈网及功率分配波导的分布与走向设计变得相当复杂, 精密加工测量比较困难。再有天线子阵共达100多个, 天线反射体设计全程范围内的平面度为0.3mm, 壁厚仅为1mm, 天线辐射缝达3400多个, 3400多个窄缝阵的各尺寸精度都在±0.02mm之内, 各位置精度也在±0.02mm之内, 加工后的馈电缝及腔体、安装榫孔等相对各尺寸精度都在±0.02mm之内, 各位置精度也在±0.02mm之内, 功分/和差网络零件均为薄壁, 主体厚度1mm, 波导腔体面表面光洁度要求高, 加工困难。

1.2零件加工过程中产生的问题

1) 平板天线在制零件均属薄壁类、高精度零件, 容易造成零件变形, 尺寸、位置精度超差, 不符合设计要求。

2) 平板天线在制零件加工均采用高速切削, 加工路径长、切削时间长, 其刀具磨损大, 零件精度周期稳定性差。

因此, 必须通过有效、科学的方法, 不断改进工艺和加工方法。正确编制工艺规程, 合理安排工序, 使工装设计满足使用要求。

2工装与工艺设计

2.1零件的装夹方式与方法

由于薄壁类零件的形状和结构的多样性以及本身具有刚度低的特点, 装夹时施力的作用点不同, 产生的变形就不同。大量实践证明, 增大工件与夹具的接触面积或轴向夹紧, 可有效降低零件装夹时的变形。如在铣削加工薄壁件时, 大量使用弹性压板, 目的就是增加接触零件的受力面积;平板天线的辐射板和馈电板外形较大, 在加工中没有足够大尺寸的磨床来保证平面度, 零件在切削过程中, 产生一定的切削力, 这个切削力与切削用量有着密切的联系。切削力的产生, 使被加工零件存在着一个被移动的趋势。因此, 必须有一个外在力将它克服, 真空吸附夹具利用夹具体与零件间的摩擦力克服切削力, 保证零件在加工过程中不被移动。采取了吸附工装真空吸附零件, 外形四周采用 “哑铃”双面沉头螺钉装夹, 真空吸附夹具的实质就是:使薄板零件与夹具之间形成相对真空, 产生负压, 并在周围用密封圈密封, 利用大气压的压力, 将零件紧紧地压在夹具体表面上。这种夹具能完全满足加工要求, 夹具体必须具有足够的强度与刚度, 为了使零件均匀地吸附在夹具体上, 夹具体必须开有均匀的真空腔, 利用真空吸附增加了对零件的吸附面积, 同时减小了真空使用体积。加工前, 将被加工零件安放在夹具体表面上。外形靠在4个销钉上定位, 然后开动真空泵, 夹具体上开的槽与被加工零件间就形成了真空腔, 将零件吸紧在夹具体表面上。

铣削薄壁类零件要采用高速切削技术 (采用了高转速、小步距、大进给的加工策略) 。采用高主轴转速可将切屑载荷 (切深) 减小到0.13mm以下, 如此小的切深能显著减小刀具与工件材料之间的切削力。高速/小切削力加工产生的热量较少, 可减小刀具偏差, 并可实现对薄壁工件的加工。由于具有这些优点, 采用高速切削可以获得较好的加工表面质量, 切削温度较低, 工件易于夹持, 加工精度也较高。再者加工时要求刀具锋利, 一方面可减少刀具与工件的摩擦, 另一方面可提高刀具切削工件时的散热能力, 从而减少工件上残余的内应力。例如, 在铣削薄壁类零件的大平面时, 使用了单刃铣削法, 刀具参数选取了较大的主偏角Kr=75°～93°和较大的前角γo≤30°, 目的就是为了减少切削抗力Fy的作用。

由于加工机床特性无法完成零件的装夹, 按机床DMU125P/FV-1712内部空间格局, 加工辐射板, 馈电板及吸附工装, 所要加工范围与DMU125P加工行程发生冲突。在不发生碰撞的情况下, 尽量利用机床行程, 最终附加了加工中转工作台 (200kg铝制工作台) 用以辅助加工, 如图1所示。

2.2辅助加工的功能

2.2.1 中转台的作用

辅助加工、拓展零件安装面积, 有效利用机床行程、缩短主轴端面到零件表面的距离。

2.2.2 吸附板的功能

吸附加工零件、零件加工时形成较大面积的接触、便于零件的装夹。

2.2.3 装夹的有效利用

装夹时采用 “哑铃”双面沉头螺钉装夹, 去除了压板装夹, 以便于零件的加工;而且使用钢丝螺套, 便于螺纹孔的反复使用;真空吸附槽增加了吸附面积, 并且减少了真空体积。

1.中转台, 2.吸附板, 3.钢丝螺套, 4.真空吸附槽.

3加工过程中的具体操作

对加工精度要求较高的薄壁类零件, 应把粗加工、半精加工、精加工分开进行。粗、半精、精加工分开, 可避免因粗加工引起的各种变形, 包括粗加工时, 夹紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后内应力重新分布引起的变形。其目的是为了保持零件的精度及稳定性。

新材料6063的应用, 从加工角度工艺采用加工实验件来确定加工参数和工艺参数。热处理也用实验件来确定温度和保温时间, 并在热处理后采用冷处理, 更有效地控制变形。采用上述措施, 既节省了材料、时间, 还有效地控制了零件的变形和稳定性、加工性能。

另外, 粗、精加工分开, 机床设备也可得到合理的使用, 即粗加工机床可以充分发挥其效率, 精加工机床可长期保持机床的精度和维持使用寿命。辐射板, 馈电板, 大尺寸底板, 中板的平面由机床直接加工;平板天线零件加工采用“回”字型方法。这样可以保证零件平面度, 也可保证零件在加工中的稳定性, 提高加工精度。因材料退火后切削黏性大, 小刀具铣缝容易产生较大毛刺, 现采用最后铣腔体底面和腔体缝时, 粗、精加工分开, 这样既剔除了毛刺又提高了加工精度, 也降低了后续钳工工序的工作量。

参考文献

[1]王先逵.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社, 2007.

专用工装零件 篇5

在科学技术飞速发展、经济竞争日益激烈的今天, 对叶片产品的生产周期和质量提出了更高要求, 其中决定两方面因素的工装准备工作必须实现降低成本, 提高生产效率, 快速反应。特别是对于现代航空发动机制造企业, 从叶片研制到批产, 由于种类多、结构复杂, 在叶片的生产工艺准备过程中, 工装设计和制造占有很大的比重, 所需人力、物力较多, 准备周期也较长, 对叶片的制造质量与生产费用产生重要的影响。特别是在新机叶片的生产工艺准备中, 专用工装占了整个叶片工装数量的70%~80%, 因此造成专用工装的设计、制造工作量大、周期长、成本高, 严重影响新型号叶片的在研周期。

航空发动机叶片种类繁多, 通过研究叶片拓扑结构发现叶片之间存在着大量结构类似, 加工工艺接近, 所以我们分析后得出的结论是工装结构设计、制造同样存在大量的重复性工作, 如何解决大量专用工装的设计和制造问题, 如何解决制约了叶片型号研制周期瓶颈问题, 解决生产现场工装的存放、维护和管理造成巨大的压力成为我们关注的焦点。为了缓解这些矛盾, 适应叶片向多型号、多品种方向发展, 扩大组合工装在叶片工装使用上的范围, 我们提出叶片组合专用工装元件设计与应用研究。

2 研究目标

实现叶片工装准备的快速反应, 扩大组合工装在叶片加工使用上的范围和简化叶片组合工装结构, 降低叶片工装成本, 简而言之使叶片生产提速、精益、降本、增效。

3 叶片专用工装结构典型化分析与归纳

3.1 分析叶片的拓扑结构和机加工艺

航空发动机叶片分为压气机叶片和涡轮叶片, 分析不同叶片的结构, 归纳为异型截面的叶身、燕尾型或枞树型榫头以及上缘板和下缘板等结构。许多叶片拓扑结构具有相似性, 区别之处是个别部位尺寸或角度不同, 叶片结构决定叶片机加工艺接近, 我们研究发现把类似的零件加工路线固化, 为叶片工装模块化拼装和设计奠定可行性基础。

3.2 分析叶片专用工装结构

现有叶片专用工装结构采用工序内容一对一设计制造, 通过对专用工装结构分析发现, 工装设计空间角度多造成结构复杂设计难度大, 设计制造周期长从而造成成本高, 存储占用库房大量空间, 这种生产模式适用发动机大批量生产, 对于新机研制需要独辟蹊径, 走出新路子。

3.3 典型叶片专用工装结构的归纳

为提高叶片工装设计与制造的快速反应, 提高设计制造质量, 适应我厂叶片新机研发生产需要, 我们研究原有工装结构, 进行归纳总结研究、筛选、分类, 挑选出工装设计中常用到的典型工装结构和通用元件及典型组合单元, 通过编制规范并加以命名、标注属性、分类, 建库并完成两维、三维预览图, 然后按照实例保存, 为后续类似结构设计用或现场工装拼装选择通用单元体, 提高设计速度和准确性提供数据支持, 把工装设计制造向柔性化工装方向发展。

4 叶片组合工装在叶片工装使用情况上的分析

组合工装是在工艺装备典型化的基础上, 发展成具有高度标准化、系列化的元件结构, 它的基本特点是结构灵活、多样、组装快, 准备周期短, 元件能长期的重复循环使用, 并且元件具有互换性和耐磨性。由于具有这些优点, 组合工装在叶片车、铣、钻、磨、电加工中被广泛使用, 随着叶片产品研制的多样性和生产周期紧迫性, 组合夹具工装应用占现有我厂专用夹具工装中20%, 有些已使用的组合工装还存在体积过大、过重, 组合工装零组件多后组合工装强度不好等问题, 制约组合工装在叶片加工中的应用, 我厂组合工装应用率离先进企业组合工装应用率60%还差一定距离, 为更好满足生产需要, 降低成本, 提高工装快反能力, 我厂提出研发叶片组合工装专用元组件, 扩大组合工装的在叶片工装的应用范围和组合工装质量。

5 叶片组合专用工装元件的研究设计

通过工装小组人员对叶片厂使用的专用工装和组合夹具工装进行归类、分析, 并合组合夹具站人员、保证向阳厂组合夹具人员共同研究。现完成18种叶片工装与组合夹具配用的通用模块开发工作。我们称为叶片组合工装专用元组件, 种类如下:叶片组合夹具专用元件已完成18种类元件的收集整理, 完成18种类元件二维结构图, 现与工具厂协商制造工作中。

(1) 卧式辅助支撑机构; (2) 导向叶片可调角度块; (3) 转子叶片速夹头圆盘; (4) 涡轮叶片夹头; (5) 涡轮叶片转动截面定位块; (6) 涡轮叶片压板组件; (7) 车加工圆盘; (8) 转子齿型模块; (9) 立式辅助支撑机构; (10) 辅助压紧机构; (11) 涡轮叶片可旋转榫头定位压紧; (12) 涡轮叶片叶冠侧面定位、辅助支撑压紧机构; (13) 涡轮叶片叶冠下侧辅助支撑; (14) 涡轮叶片叶身辅助支撑压紧; (15) 叶身钢丝绳压紧; (16) 导向安装板定位机构; (17) 导向安装板压紧机构; (18) 缓进磨床通用座。

6 叶片组合专用工装元件应用研究

通过我厂组合夹具站应用, 此叶片组合专用工装元件适用80mm~200mm长的叶片, 在小长度叶片上存在干涉现象, 对一些叶片已前不能拼装的工装和复杂的组合工装通过应用组合专用工装元件参与到拼装中, 使之能够拼装和结构变为简单, 使叶片组合夹具应用率调高到30%, 扩大了组合工装在叶片夹具上应用范围, 随着组合专用工装元件的扩展、完善和操作工人熟练程度的提高, 组合工装在叶片加工中能发挥更大的作用。

结语

研究表明, 在工装典型结构中, 能够实现特定功能, 并且应用过程中拓扑结构相对固定的组合或单元体称为模块。我们需要筛选不同种类工装结构, 找出常用的典型结构, 进一步拆分单元体, 按照模块定义找出能够称为模块的部分, 经专家论证后作为模块结构。将这些模块归类、参数化建模, 并制定模块分类和命名原则, 按照工装专业建库, 将参数化模块模型分类入库, 添加属性和预览图。

利用模块设计工装结构的过程, 与组合工装设计过程相似, 如果模块库内容细致全面, 将给设计工作带来很大方便。

工装模块化程度提高, 亦给工装制造带来方便, 如果工装制造部门预先准备部分模块元件, 工装制造时, 如果直接能够应用的省去制造时间, 能够实现快速反应, 节省成本。

对叶片工装中某些频繁重复使用的部件结构进行标准化和模块化进行设计制造是非常必要的, 尤其在叶片组合专用工装元件上的开发能起到立见成效的结果, 加速新产品的研发速度, 降低生产准备成本, 推动工装的设计、制造、管理向规范化、科学化方向发展。

摘要：通过对专用叶片典型化工装结构研究, 进行归纳总结后筛选出通用的工装单元结构, 设计制造成组合工装标准模块, 经标准化、系列化之后使之提升为叶片组合专用工装元件, 适应叶片加工生产准备需要, 在以后叶片机加中, 用标准模块元件拼装专用工装, 能简化组合工装结构和组合工装加工中的稳定性, 扩大组合工装在叶片加工中的应用范围。

关键词：组合工装,叶片组合专用工装元件,典型化工装结构,专用工装零件

参考文献

[1]刘艳.叶片制造技术-透平机械现代化制造技术丛书[M].北京:科学出版社, 2002 (10) .

[2]徐鸿本.夹具设计手册[Z].沈阳:辽宁科学技术出版社, 2004 (03) .

[3]肖继德, 陈宁平.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 2002 (02) .

专用工装零件 篇6

1 被加工零件的结构工艺分析

该零件为轴类工件, 两端轴头直径小, 中间轴身直径大且长, 靠传统的工艺方法是采用划线并按线找正的加工方法, 既费时又难保证质量 (见图1) 。

2 夹具设计

首先考虑夹具在工件上的安装定位, 在夹具外圆上做三等分M16螺孔并装配M16螺栓。将夹具套在轴头φ100 mm上, 同时拧紧3-M16螺栓。夹具内孔与轴头φ100 mm之间为间隙配合, 如果公差取太大, 分度时误差比较大, 如果公差取太小, 则夹具很难装配到零件轴头上。实践证明:最大公差为0.085 mm, 最小公差为0.03 mm, 既能保证分度要求又容易装配。

其次, 考虑零件的定位, 首先零件是用V型架定位在工作台上, 辅助以螺栓压板固定工件。

第三, 考虑夹具的旋转定位, 该夹具端面由钻床或数控铣床精确钻出六等分φ25 mm P7孔, 并配以6个φ25 mm h6圆柱销, 二者之间的配合为过盈配合。选用过盈配合的原因是为了减小序号2与序号1的配合误差, 以及防止序号2与序号4在定位过程中不断接触而产生晃动, 进而影响定位准确度。在加工第一个槽时, 将该夹具上水平方向对称的两个圆柱销上表面打表找正, 并测出此时圆柱销下表面距工作台表面的距离。根据该距离加工一长方体 (序号4) , 将该长方体分次定位夹具端面上的每个圆柱销可以对应加工工件上每次等分 (见第46页图2) 。

3 组成夹具的各部件的加工工艺分析

3.1 材质45号钢

选用45号钢主要原因是考虑在使用过程中要求序号1具有较高的刚度, 3-M16螺孔要频繁锁紧使用, 6-φ25 mm孔与6个圆柱销配合后要频繁定位使用, 所以序号1必须进行调质处理, 而45号钢在调质处理后具有良好的工艺性, 保证了使用寿命。序号1的关键部位是6-φ25 mm等分孔与φ100mm内孔的圆周等分角度公差, 如果具备数控铣车的条件, 最好由数控铣车打表找正内孔, 编程钻绞6-φ25 mm等分孔。只有保证了6-φ25 mm等分孔的精度要求才能保证工件上等分精度。如果不具备数控铣, 也可由钻床精确钻绞6-φ25 mm等分孔, 但在钻孔前定各孔中心时, 要使用键槽铣刀, 因为键槽铣刀的纠偏性能要比钻头好[1]。

3.2 材质45号钢

序号2选用45号钢的原因与序号1相同, 并需要整体淬火。序号2的关键是要保证它的圆度和直线度, 所以要求最后由磨床来保证它的精度。另外序号2的两端倒角要求, 首先一端倒角为3×45°, 因为序号2与序号1的配合为过盈配合, 在装配时要进行敲打, 为了防止在装配时产生毛边进而影响定位的准确性, 所以倒角要大一些。其次另一端倒角为5×15°, 这样能保证序号2与序号1装配时定位性和准确性高。

3.3 材质45号钢

序号3为六角头全螺纹螺栓, GB 5781—2000规格:M16×50 8.8级, 序号3在定位过程中要频繁使用, 所以选用的级别相对要高。

3.4 材质45号钢

序号4选用45号钢的原因是除为了调质外还要进行淬火。在定位过程中序号4与工作台表面要进行摩擦, 且序号2在与序号4接触时属于线性接触, 容易使序号4表面产生道痕, 影响定位准确性, 所以序号4表面要进行淬火处理。序号4上下表面光洁度及尺寸公差由磨床加工来保证[2]。

4 夹具安装及零件的加工工艺过程

4.1 零件加工工艺路线

粗车→热处理 (调质) →精车→划线 (划键槽轴向位置线) →铣六等分键槽 (用专用夹具) 。

4.2 夹具及零件的安装

首先将组合夹具装到工件轴头φ100 mm上, 用扳手将序号3拧紧, 将夹具固定在轴头上。接着将工作台面清理干净, 将序号4按图2所示放在工作台面上并转动工件, 使序号2的6个圆柱中其中一个与序号4上顶面贴紧, 再用螺栓压板固定工件, 加工第一个键槽。待第一个键槽加工完成后, 松开工件, 把序号4移开。移走序号4, 转动工件, 在转动过程中同时移动序号4, 使序号2中下一个圆柱体与序号4上顶面贴紧。按此程序, 压紧工件加工第二个键槽。以此类推, 加工完所有键槽。

参考文献

[1]扬子叔.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社, 2001.

专用工装零件 篇7

1 热固性DMC零件加工工艺方案

1.1 压塑成型法

DMC原料直接加入高温的模具型腔和加料室,然后通用压机以一定的速度将模具闭合,原料在热和压力的作用下熔融流动,很快地充满型腔,原料交联固化成型后,开启模具顶出产品。压制流程一般是:模温设定- 备料团( 制坯)- 模具打开并回程- 放料团- 合模压制- 排气- 保温- 成型顶出[1]。

该方法的主要优点有设备和模具比较简单,适用于流动性较差的塑料,比较容易成型大中型制品,制件的收缩率小、变形小,对DMC的玻纤损伤小,适用于12 mm的长纤料,制品强度高[2]。主要缺点是加工周期长,制品飞边毛刺较厚,后期处理繁杂,带有深孔和细长及形状复杂的制品难以制造。

1.2 注塑成型法

热固性塑料注塑成型需在昂贵的专机上进行,模具结构上具有浇注系统,俗称“水口”。成型时,模具先闭合,原料在设备机筒内加热塑化,在螺杆推动下高速通过浇注系统,在流道内变为薄层与高温的流道壁接触,原料升温快而均匀,因而很快固化,最后打开模具,顶出浇注系统和制品。

该法的主要优点有原料升温快,固化时间短,比压塑固化时间缩短了1/2,由于模具先闭合,制品分型面处不产生或只产生很薄的飞边,易于修剪,制品尺寸精度高,适用于深孔及细薄嵌件或形状复杂抽芯的中小制品。注塑加工最容易实现自动化,员工劳动条件大为改善[2]。主要缺点是模具复杂,设备专机投资大,成型压力较高,对塑料的流动性要求高,适用于3 mm左右短纤,由于螺杆及浇口的剪切作用,制品强度差,水口也增加了原料损耗。

1.3 传递成型法

传递模又称压注模,相对上述2 种工艺方案而言,传递模结构上也有水口,成型时,模具先闭合,塑料在模具加料室内熔融由活塞推入浇注系统[2]。

传递成型法的主要优点具有注塑法的大部分优点外,另有设备投资较小,改造普通四柱压机或配置专机。缺点是模具较复杂,成型压力较大,对塑料的流动性要求较高,适用中短纤、零件形状复杂又强度要求较高的中小制品。

1.4 断路器产品中DMC零部件工艺方案选用

断路器产品中的DMC零件大小跨度很大,大型件约1 000 mm×400 mm×120 mm,小件如硬币大小,因此,结合零件的具体使用工况、内在需求、批量、生产成本、制造单位协作水平,合理选择零件的制造工艺方案显得尤为重要。

表1 是断路器DMC零件制作工艺方案选择的一般原则。

2 热固性DMC零件后处理去飞边工艺方案

热固性零件的飞边后处理工作量大、员工劳动强度大、效率低、费用高。近年来在原有简单吸风集尘台基础上,加大技改投入,针对大中小零件采取相适宜的去飞边工艺方案,大大降低了现场劳动强度,提升了生产效率。

1) 中小非外观件的处理

公司采购了滚动封闭式喷砂去飞边设备,制品装在圆柱形网笼内滚动,周边高速塑料粒流射向工件,经过一定的时间,飞边毛刺得以清除。

2) 框架外壳等大件的处理

公司设计定制塑件去飞边自动化喷砂产线,工件循环输送推进,对称多喷淋头,微粒软硬可调,一次性完成工件所有飞边的去除工作,极大的释放了公司产能,降低了制造成本。

3) 塑壳底座气动去飞边工装设计

如图1 所示,塑壳底座是数量最大的中型DMC制件,由于承受断路器Ics短路分断时巨大结构应力,制件强度要求高,普遍应用压塑加工工艺方案。

塑壳底座模内顶出后,飞边较多,众多螺孔(30 ~40 个) 以及分型面周边需要整理。

经过工艺分析,采用气动工装正压去除螺孔飞边加人工去除分型面周边方案,一次性去除40 个孔的飞边,提升整理效率4 ~ 5 倍,且投入小、效率高。

图2 是去飞边设计工装图。

1-上模板2-内导柱3-外导柱4-冲头5-8-冲头封板9-联接套10-卸料板11-定距拉板12-下顶块13-气缸推板14-定位框15-下模板16-四周安全挡板

本工装设计亮点有:

(1) 利用制件没有飞边的底面作为定位。排除分型面飞边对定位的干扰,定位可靠,且该面宽度上有差异,可做成防呆定位设计,确保制件按照预定方向送入。

(2) 正压空行程设计。由气缸完成制件的上下运动,上行时,有15 mm的空行程,定距拉板11随后带动卸料板10,制件一起上行,工件脱离冲头。员工从下顶块12 与制件15 mm空隙处,提起制件,脱离定位框14,完成取件。下行时,毛坯制件放入定位框,气缸下行,带动定距拉板11,下顶块12 下行15 mm后,下顶块与制件贴合,同时定距拉板压住卸料板10 一起下行,完成全部孔的飞边切除动作。此方案气缸行程选型最短。

(3) 冲头浮动定位。制件由三维模型到模具结构设计,孔系众多,加工误差难免,工装若采用模型精确加工定位,其0.0x的误差就会造成冲头与制件孔干涉,造成零件损伤或气缸动作困难。江苏大全凯帆电器股份有限公司创新设计,反向加大冲头与固定板的间隙,利用冲头插入制件实物孔后定位,在冲头与固定板配合间隙处,涂覆螺纹胶固化锁紧,方案降低了加工精度,却保证了精确定位,该方案在江苏大全凯帆电器股份有限公司目前18副去飞边工装应用中,一次装配调试完成,生产中稳定可靠,得到验证。

(4) 冲头的快换结构。在下模座上开孔,配套设计冲模封板,冲头损坏或定位调整时,仅需拆开封板,就能退出并更换冲头,方便快捷。

3 结语

热固性DMC制件主要存在加工效率低、后处理成本高的工艺难题,从制件的实际使用功效出发,合理选择其压塑、热固性注塑及传递模成型工艺方案,兼顾批量及装备投入与协作水平,从源头减少制品后处理工作量,有效的提升了塑件工段的加工效率。

制品滚动去毛及大件制品喷砂去毛边产线装备的投入使用,结合自制塑壳底座气动去飞边工装的应用,极大地促进了企业的降本增效工作,对DMC制品的去毛边工艺具有良好的借鉴意义。

摘要：热固性不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料(DMC)制件主要存在加工效率低、后处理成本高的工艺难题,分析了DMC压塑成型、注塑成型、传递成型的工艺方案特点,给出了断路器中DMC制件的加工工艺方案选择原则。针对压塑加工件,采用塑壳底座气动去飞边工装设计,极大地提升了塑件后处理效率。

关键词：断路器,不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料,压塑飞边,工装设计

参考文献

[1]孟庆龙.简明电器工艺手册[K].北京:机械工业出版社,2006.