随着零件生产批量的增加以及零件品种的多样性,原有自动加工设备夹具已不能满足生产需要,须设 计一套满足大批量生产的铣床夹具,机床为组合铣床(EQZ633).这套夹具必须满足同时装 夹和加工四件零件,夹紧动力源为液压装置.本夹具加工轻型车发动机连杆的定位面,保证尺寸104.5±0.17mm,56±0.12mm,保证形位公差0.05μm,止口对称度公差0.4μm,保证粗糙度公差Ra3.2μm, 保证尺寸190-0.3角度13±30′(尺寸及公差见图1).用可转位硬质合金端铣刀.切削用量为:加工余量2mm,切削速度为80~130m/min,进给量0.05~0.2 mm/Z.这套夹具需满足以下设计要求:1)由于铣削过程不是连续切削,切削力较大而方向随时 都可能在变化.所以夹具应有足够的刚性和强度,夹具的重心应尽量低,夹具的高度与宽度之比应 为1∶1.25,并应有足够的排屑空间.2)夹具装置要有足够的强度和刚度,保证必需的夹紧 力,并有良好的自锁性能,采用液压夹紧装置.1设计方案1.1零件介绍被加工零件为杆类零件 ,材料为QT200-2铸造而成.连杆由小头、杆身和大头(包括连杆盖)三部分组成.本工序 所需加工的是小头凸台面以及台肩面(图1).1)对于台肩面,它的设计基准为C基准方向,而 它定位时通过半圆孔内两个已加工过的小凸台以及侧面来定位,这样符合精基准的原则.用已加工 过的表面来定位但设计基准和定位基准不重合所以台肩面在加工中会产生定位误差.2)对于小头 的凸台面,它的设计基准为C基准方向,而它定位时通过小头外圆来定位所用的设计基准和定位基 准也不重合,所以小头凸台面在加工中也会产生定位误差<1>.1.2刀具和切削参数选择选用 组合机床,采用端铣刀来铣削待加工表面.采用一次装夹4件,2件1组双工位加工.在加工中采 用铣头固定,工件进给因为铣头固定比工件固定的加工精度稳定.而且对于这种组合铣床,在一次走刀情况下,选用合理的切削参数,其加工表面的平面度可达0.00023 mm,对基准面的平行度及垂直度可达0.003 mm,对基准面的尺寸精度可达±0.075mm,粗糙度可达Ra3.2μm.故本机床可一次铣 削达到加工要求.对于大批量生产,采用可转位硬质合金的铣刀,同时针对切削铸铁材料采用密齿 铣刀以利于提高加工表面质量和加工效率.考虑到夹具结构及铣头结构方面的原因,铣削台肩采用ZD-248200 mm和ZD-249 200 mm密齿硬质合金端铣刀.铣削铸铁时,一般切削速度ν为80~130 m/min,每齿进给量SZ为0.05~0.2 mm.根据铣削滑台XHJ63160的进给速度系列及选定的刀具<2>,确定切削参数如表1. 并列布置,其刀片SPGN120308,材料为YD10.2.考虑到铣削为多刃切削冲击、振 动较大所以安全系数选择应大一些.表1切削参数的确定项目代号铣削台肩面铣削凸台面切削余量/mmt 2 2端铣刀直径/mm D 200 100刀具齿数/个z 28 12主轴转速/(r·min-1)n 160 320切削转速/(m·min-1)v 100.5 100.5每分进给量/(mm·min-1)Sm513 513每转进给量/(mm·r-1)So3.2 1.6每齿进给量/mm Sz0.11 0.131.3定位元件及方案的确定在这个夹具设计中,由于连杆已经加工过两平面半圆孔内两小 凸台R25和小头外圆侧面33.5,故此夹具在选择定位方式时,可选择上道工序已经加工过的 侧平面,半圆孔内两小凸台面R25的面及外圆侧面33.5来定位,这样工件的6个自由度可以 被完全限制.侧面及半圆孔内两小凸台R25定位符合基准重合原则.外圆侧面定位虽然不符和基 准重合的原则,但可以通过控制小头外圆直径来控制误差.R25两小凸台已加工过可作为定位面 用圆柱心轴定位<3>.但本夹具采用同时加工4个零件水平放置的用于定位的圆柱心轴两边等高 不好调整,故在原有基础上改为以下结构<4>.调整时,采用试切法在加工表面试切,通过测量 ,获得各定位销差值,然后松开压紧螺钉,通过螺纹调整定位销高度,调整后,锁紧压紧螺钉.1 .4夹紧力方向和作用点的确定夹紧点及方向见图1,这样夹紧比较合理.因为连杆在夹具上竖直 放置,要保持定位需可靠的夹紧所以本夹具采用夹紧方式为:先辅助夹紧,使得连杆小头侧面于定 位点以及半圆孔凸台面偏向一侧,重心偏离定位面,导致工件上料后,一组工件靠向定位面,另一 组工件背离定位面倾倒.因重心较高很容易偏离支承面,所以在小头孔侧面处增加一片弹簧,防止 倾倒,起辅助定位.为防止铣削加工中的振动,影响夹紧状况,需采用夹紧自锁.工件夹紧后即可 按下启动按钮开始工作循环.1.5夹紧机构及夹紧元件夹具使用斜楔结构锁紧,锁紧油缸采用空 套油塞油缸,保证可靠锁紧与松开<3>.本夹具是利用组合机床来加工零件的,压紧元件为2件 驱动装置由6个油缸组成.在装卸位置时2油缸均处于松开状态,装完待加工零件后,2油缸向左 右运动,油缸驱动的2件同时工作压紧4个工件,滑台向右运动并进行快进、工进、快进、工进、 快退加工零件.滑台运动到装卸位置后,所有夹紧元件均同时松开,取出加工完的零件,装夹待加 工的零件到此一个工作循环完成.1.6夹紧动力源的选择夹紧动力源采用液压缸参数见表2<5>.表1液压缸参数主夹紧缸辅助夹紧缸锁紧缸D/mm80 50 63d/mm 50d1=25d2=20d1=32d2=20夹紧力/N 1071.5 577F锁=171F松=8092本套夹具的特点在设计连杆铣削夹具时,根据已确定的工艺方案 和定位夹紧方式,考虑到各方面的要求,该夹具具有以下几个特点:1)为了让出通过铣刀的空间 和给操作者留出足够的上下料空间,夹具的动作均由铰链机构实现,驱动油缸得以适当布置.2) 考虑连杆的拔模斜度,定位元件上定位元件上也应具备相应的斜面或锥面.理论上工作定位为面线 接触,而非点接触.3)将夹具结构各个部件作适当分解,以便于制造、拆装、维修.4)夹具使 用斜楔结构锁紧,锁紧油缸采用空套油塞油缸,保证可靠锁紧与松开.5)多处使用浮动压板,确 保各夹紧点可靠夹紧,并使得夹紧力作用在定位板上,避免工件受压变形.6)充分考虑排屑的需 要,留出斜面及必需的平面有利于铁屑的排除.7)需要配合的运动副接触表面使用集中润滑系统 供给的稀油润滑及减缓磨损.3结论原先采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线 刚性自动化,严重影响产品的更新换代,从而使产品在市场上缺乏竞争力.但采用完全柔性自动化 生产,成本回收期过长,同时会闲置大量老旧设备,设备投资过大.因此,对旧设备进行改造,充 分利用现有资源,符合国有大型企业现状.经过对夹具重新设计,与旧夹具相比,新夹具定位精度 高,结构简单,调整方便,能够满足生产需要.EQ491发动机连杆铣定位面机床夹具设计@段 兵$湖北汽车工业学院机械工程系!湖北十堰442002根据现实生产换代需要设计一套连杆夹 具,这套夹具必须满足同时装夹和加工四件零件,达到定位精度高、结构简单、调整方便,能够满 足生产需要的要求.连杆;;夹具;;定位;;夹紧<1>濮良贵,纪名刚.机械设计
.北京:高等教育出版社,2000:240-272.
<2>章宏甲,黄谊.液压传动.北京:机械工业出版社,2000:168-170.
<3>第一汽车制造厂职工大学.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社,1990:74-162.
<4>冯辛安.机械制造装备设计.北京:机械工业出版社,2002:152-352.
<5>冯之敬.机械制造工程原理.北京:清华大学出版社,1999:89-112.的要 求,该夹具具有以下几个特点:1)为了让出通过铣刀的空间和给操作者留出足够的上下料空间, 夹具的动作均由铰链机构实现,驱动油缸得以适当布置.2)考虑连杆的拔模斜度,定位元件上定 位元件上也应具备相应的斜面或锥面.理论上工作定位为面线接触,而非点接触.3)将夹具结构 各个部件作适当分解,以便于制造、拆装、维修.4)夹具使用斜楔结构锁紧,锁紧油缸采用空套 油塞油缸,保证可靠锁紧与松开.5)多处使用浮动压板,确保各夹紧点可靠夹紧,并使得夹紧力 作用在定位板上,避免工件受压变形.6)充分考虑排屑的需要,留出斜面及必需的平面有利于铁 屑的排除.7)需要配合的运动副接触表面使用集中润滑系统供给的稀油润滑及减缓磨损.3结论 原先采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线刚性自动化,严重影响产品的更新换 代,从而使产品在市场上缺乏竞争力.但采用完全柔性自动化生产,成本回收期过长,同时会闲置 大量老旧设备,设备投资过大.因此,对旧设备进行改造,充分利用现有资源,符合国有大型企业 现状.经过对夹具重新设计,与旧夹具相比,新夹具定位精度高,结构简单,调整方便,能够满足 生产需要.EQ491发动机连杆铣定位面机床夹具设计@段兵$湖北汽车工业学院机械工程系! 湖北十堰442002根据现实生产换代需要设计一套连杆夹具,这套夹具必须满足同时装夹和加 工四件零件,达到定位精度高、结构简单、调整方便,能够满足生产需要的要求.连杆;;夹具;;定位;;夹紧<1>濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2000:240-272.
<2>章宏甲,黄谊.液压传动.北京:机械工业出版社,2000:168-170.
<3>第一汽车制造厂职工大学.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社,1990:74-162.
<4>冯辛安.机械制造装备设计.北京:机械工业出版社,2002:152-352.
<5>冯之敬.机械制造工程原理.北京:清华大学出版社,1999:89-112.
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