DOC《高级技师专业论文》

高级技师专业论文 工种:铣工 题目:铣削类夹具设计制造浅谈 姓名:王益铭 身份证号:530111195410210811 等级:高级技师 准考证号: 培训单位:第74职业技能鉴定所所(十四冶技工学校) 鉴定单位: 日期:2008年1月18日 铣削类夹具设计制造浅谈 时间:2008年1月18日 工作单位:昆明云内动力股份有限公司 摘要:针对通用夹具加工某种批量零件时存在的不足,根据自己多年的实际工作经验,对工件的加工特性,使用要求,进行了综合分析,自己动手设计制造了一套 多件铣夹具 ,充分发挥原有设备的能力.

通过实际使用,达到了预期的目的. 关键词;

多件铣夹具,设计制造,夹具定位. 论文主体: 在机械制造中,为完成需要的加工工序,装配工序及检验工序等,使用着大量的夹具.利用夹具,可以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品,扩大机床的工作范围,改善操作者的劳动条件.因此,夹具是机械制造中一项重要的工艺装备. 所有的机床夹具可以分成两大类: 第一类机床夹具是由机床附件厂或专门的工具制造厂制造的,它们只要稍加调整或更换零件就可以应用于加工不同零件.如三爪卡盘,铣切用虎钳,分度头等.因为它们具有通用性,所以称之为通用夹具. 第二类机床夹具是专为某个零件的某工序而设计,制造的夹具.因为它们具有专用性,所以称之为专用夹具.在小批生产或试制时用的组合夹具,也是专用夹具的一种. 为了适应不同零件的需要,通用夹具的结构是要复杂些.专用夹具是为特殊目的设计制造的,在成批或大量流水线生产中,大部分的机床夹具都是专用夹具,特别是钻床,铣床,专用机床,生产流水线和自动线上用的更是如此.因此,专用夹具的设计制造,应用在机械加工中,确实发挥了很大的作用.

一、专用夹具的设计: 专用夹具制造批量极少,一般不经过试制阶段,它的设计全过程,分为两个阶段: 第一阶段是从调查研究到图纸设计的阶段,第二阶段是经过制造,调整到修改完善原设计图纸的阶段. 设计的第一阶段是夹具设计的关键阶段,这个阶段的工作的好坏,决定着夹具的制造质量和使用质量.设计的第二阶段也是非常重要的,只有通过这个阶段才能考查原来的设计是否符合预期的要求. 夹具设计需要调查以下几个方面: 1.熟悉零件图纸,了解其形状,尺寸,精度,技术要求;

2.熟悉工艺,了解各工序之间的相互关系,本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸,本工序的工艺要求;

3.了解所用设备的特性,精度,有关尺寸及其与夹具连接处的形式;

4.了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合的要求;

5.了解加工特性.

二、夹具设计基础理论与制定夹具设计方案的关系 1.为了满足零件的质量要求,制定出正确的设计方案: a.如何限制好零件的自由度;

b.如何选择合理的定位基准;

c.如何正确地使用定位元件;

d.如何正确地分析加工允差和制定技术条件;

e.如何正确选择夹紧力的作用点,方向,大小和支承形式.夹具设计方案的选择正确与否,将直接影响零件的质量. 2.夹具机构设计与夹具结构设计的关系: 夹具设计方案确定之后,要对夹具结构提出具体要求.每项具体要求都是通过夹具结构中一定的元件(如定位元件)和机构(如夹紧机构)的协调动作来实现的.夹具结构还要满足生产率要求,减少操作时间. 综上所述,掌握好夹具设计基础理论和夹具机构分析方面的知识,对合理制定夹具设计方案和正确设计夹具结构,起着巨大的作用. 3.定位基本原理在夹具设计中的应用: 当零件未和任何表面靠住时,它是一个自由的物体,可以自由地活动,占有任意位置.一个自由的物体,它对三个互相垂直的坐标面来说,有六种活动的可能性.其中三种是移动,三种是转动.自由物体在空间的不同位置,就是这六种活动的综合结果,习惯上把这种活动的可能性称为自由度.一个空间的自由物体共有六个自由度,沿x,y,z轴移动的三个自由度,绕x,y,z轴转动的三个自由度.要使物体在某方向有确定的位置,必须限制该方向的自由度.当物体的六个自由度被完全限制之后,该物体在空间的位置也就完全确定了,所以定位就是限制自由度.要使一个物体完全定位,必须限制六个自由度.但在特殊的条件下,可不完全定位或过定位. 4.怎样限制好零件的自由度: 零件相对于夹具的自由度分为两种: a.影响加工面位置尺寸或位置精度的自由度,称第一种自由度;

b.不影响加工面位置尺寸及位置精度的自由度,称为第二种自由度. 当考虑零件在夹具中的定位问题时,首先找出第一种自由度,它们必须要被限制.然后,再从承受切削力,夹紧力等需要方面考虑,对某些第二种自由度加以限制.限制第一种自由度时要考虑定位准确度. 为获得合格零件,首先要使零件相对于机床和刀具处于正确的位置,也就是说,零件在该位置进行加工时,加工出来的位置尺寸偏差(加工偏差)小于加工允许偏差(加工允差),称为正确定位. 正确定位主要包括三个内容: a.使零件的定位基准在夹具中保持正确位置;

b.使夹具定位件与机床保持正确位置;

c.使夹具定位件与刀具保持正确位置.

5、怎样选择合适的定位基准: 选择定位基准的原则: a.使本工序的加工允差大;

b.定位误差小;

c.对以后工序的加工余量有适当照顾;

d.受外力后定位稳定可靠;

e.有利于夹具结构的简化.

三、多件铣夹具的制造与实际应用(实例)

1、V型槽装夹的 多件铣夹具 : 在生产实践中,灵活应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题,使加工的零件完全达到工艺要求,保证了产品质量,且大大提高了工作效率,减少了辅助时间. 名称:轮轴材料:45# 件数:40000件 技术要求 两端扁方面相互偏转小于30分;

锐边到钝;

调质硬度HRC28――32;

发蓝. 2003年,我们接到一批零件,需要在有限的时间里赶制一批小零件 轮轴 (图1所示).按过去的加工方式,我们采用了分度头装夹,加工好第一端扁方后需要划线,再调头进行二次装夹校正划线加工第二端面扁方.这样做操作者十分劳神,效率极低.经检测,加工误差太大,无法满足工艺规定的要求.于是我便认真地研究了 轮轴 的有关形位公差及精度要求的特点,认为加工的难点是 两端扁方面相互偏转不得大于30@.能否只装夹一次就能把零件两端扁方都加工好呢?于是我便构思设计制作了这套用V型槽定位,压板夹紧的 多件铣夹具 (如图2A).可满足零件定位,夹紧的要求. 这套轮轴铣夹具设计成每次可同时装夹24件工件,在X52机床上使用,既要充分利用机床的纵向有效行程,又要考虑夹具制作的工艺手段要简单,周期要短,成本要低.之所以将夹具长度定为480mm ,是因为刚好有一块闲置着的45#钢调过质的余料,便利用上了. 2,多件铣夹具结构组成: 多件铣夹具由《多件铣夹具体》图2A;

压紧工件用的《压板》图2B;

压紧工件用的《螺栓》图2C;

连接夹具体与铣床工作台用《梯形槽螺栓》图2D 连接夹具体与铣床工作台用《螺母》图2E;

将夹具体定位于铣床工作台上用的《定位键》图2F等所示的 零件组成. 名称:多件铣夹具体材料:45钢 件数:1件( 见附页图2A )技术要求 1.24个V型槽中心应与夹具体底部两个定位槽中心连线垂直;

2.锐边到钝;

3.调质硬度HRC30――32;

4.发蓝. 图2A 名称:压板材料:45钢, 件数:12件 技术要求 1.锐边到钝;

2.调质硬度HRC28――32;

3..发蓝. 名称:压紧螺栓材料:45钢 件数:12件 技术要求 1.锐边到钝;

2.调质硬度HRC28――32;

3..发蓝. 名称:梯形螺栓材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝;

2.调质硬度HRC28――32;

3..发蓝. 名称:螺母材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝;

2.调质硬度HRC28――32;

3..发蓝. 名称:定位键材料:45钢 件数:2件 技术要求 1.锐边到钝;

2.调质硬度HRC28――32;

见附页图2F) 3..发蓝.

3、多件铣夹具的定位原理: V型面加一端面止点(B)见图1 轮轴 ,当轮轴两端ф10圆柱面落V型槽中,轮轴被长V型定位限制了四个自由度,再将轮轴ф15的端面(B)紧靠在夹具体图2A中4*10的槽侧(A),这样轮轴长度方向自由度被限制了(这样总共限制了5个自由度).剩下绕 轮轴 轴芯旋转的自由度,可通过螺栓压紧压板,使轮轴ф10圆柱面与V型槽定位面的摩擦力增大,从而制约了轮轴绕轴芯旋转的自由度.此时轮轴需加工扁方的两头均处于可供铣削的良好状态.即在同一次装夹下可依次将两端扁方铣出,有效的避免了二次装夹基准转换所带来的定位误差.

4、定位误差的计算和多件加工精度的保障条件: 从轮轴图1我们知道用于定位面的ф10圆柱面,在铣工序时实为ф10.35mm-ф10.4mm的工艺(放磨量)尺寸,其公差为0.05mm,多件铣夹具采用的是90°V型槽作为定位元件,根据V型定位误差有关知识,轮轴扁方尺寸是以轴心为基准,在水平方向定位误差为零,而在垂直方向其定位误差为: 定位误差=工件外圆公差÷2sinα/2 (α为所选V型角度) 代工件外圆误差入式=0.05mm÷2sin90°/2 =0.05mm÷1.41 ≈0.035mm 结论是轮轴ф100-0.03外圆工艺尺寸公差0.05mm对90°V型定位方法造成的定位误差为0.035mm,能满足轮轴对称度0.1的设计要求. 从轮轴(图1)中可以看出,要保证轮轴扁方7尺寸和对称度0.1,只要通过调整刀具(图4)与轮轴相对位置就可解决.但多件铣夹具的多个零件,用什么方法来保证呢?那就是要让24个V型槽的检测中心等高(即图中尺寸82.5mm).这是对夹具体制作的主要精度要求.为了确保这一要求,我采用了最终完工时精铣90°V型面的方法.即加工夹具体时,将24个V型面留有0.3-0.4mm的余量.当所有尺寸,形状都加工好后,将定位键安装于底面(N)的槽中,模拟使用状态,将夹具体紧固在X52K机床台面上,将主轴偏转45°,依次逐个地精铣90°V型面.检测结果24个V型面中心误差小于0.02mm;

以下条件已满足夹具对轮轴相关精度的要求: a.24个V型槽测量中心等高;

b.V型槽定位面与底面(N)平行 ;

c.4*10mm槽侧(A)与底面(N)定位槽中心(K)平行.

5、多件铣夹具的夹紧方式:(图3) 利用小压板(3)、压紧螺栓(4)、将轮轴每两件一对压入相邻的两V型槽内,此时的每个轮轴既是被压紧的工件,又是相邻工件被压紧的支撑点.压板上开有4 * 5mm的槽,用于让开轮轴上ф15圆柱面,使压板的着力点在轮轴两端ф10圆柱面的上侧与下边V型槽面支点相对应.压板中点ф6.5螺栓过孔,制约压板相对于螺栓孔水平面内移动小于0.5mm的距离,压紧工件时不必刻意地放正压板,使装夹方便快捷.这种装夹方式使夹紧着力点靠近铣削力点,增加工件的刚性,有效地减少了工件在加工过程中受铣削力影响而产生变形.由于轮轴扁方单边铣削加工余量只在1.7mm左右,上述所具备的压紧元件和定位方式,足以使装夹工作变得很轻松,可靠. 轮轴夹紧定位原理示意图

6、多件铣夹具的使用(安装): 利用安装在夹具体底面(N)上的定位键(2),嵌入铣床(立式铣床)工作台面T型槽内,使夹具定位件与机床保持正确的位置,紧固梯形螺栓座(5)即可完成夹具的安装.

7、运用多件 轮轴 铣夹具时刀具的选择:(图4) 铣刀因其形状、材质、加工特性的不同而五花八门.特别是改革开放以来,我国刀具产品已达到了国际水平.显然先进刀........