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摘 要:空气座多品种、批量生产时,存在产品精度不易控制、生产效率不高等问题,通过产品结构分析,设计出一套柔性夹具系统,使用该系统夹持,可以提高产品精度和生产效率,同时实现生产与教学过程紧密结合,加深学生对实际工作过程的理解与掌握。
关键词:空气座;柔性夹具系统;精度;效率
笔者以对外服务产品空气座生产加工为研究对象,设计加工其柔性夹具系统,进行了图纸设计、系统功能原理的校验、组装系统的零部件加工、柔性夹具系统的组装、系统动作的实现与调整、系统的再设计等,并应用这个系统装夹座体进行加工,对加工好的空气座进行质量检验。经检验,该夹具系统达到了设计目的。产品的精度及互换性虽然达到对方要求,但生产率及产品尺寸不一致导致的精度问题一直满足不了对方要求,影响因素主要有:产品的毛坯形状不规则,导致每个座体加工前都要对刀,夹具调整时间较长;装夹座体,人工劳动量大;产品的毛坯尺寸一致性不好,导致精加工时要求部位的精度不易控制。
1 空气座夹具改进前的工作原理
2 空气座夹具改进后的工作原理及应用
为了解决尺寸精度与效率问题,采用图5所示的装夹原理,座体放在支撑板上之后,摇动手轮,让传动轴座体先被X向定位块1,2定位,再被Y向定位块1,2定位;继续摇动手轮,座体即被夹紧机构自动夹紧。
此机构的优点:
(1)座体被放到支撑板上之后,通过摇动手轮一个动作,即实现定位、夹紧,装夹方便,人工劳动强度轻。
(2)X,Y向的定位机构同时对座体进行定位,即对称定位。X向的两个定位块同时对座体的两个毛坯面进行定位,之后Y向的两个定位块同时对座体的两个毛坯面进行定位,该方式最大的优点是把图4中&x,&y的误差均匀化,即x,y尺寸把毛坯的误差平均化,以使座体尺寸精度和形位精度向要求精度方向逼近。只要工件规格相同,一次对刀就能解决所有座体的对刀问题。
(3)该机构是通过一个手轮动作实现工件的定位及夹紧,操作方便。
组装完成图5所示机构之后,发现通过一个手轮实现座体的定位与夹紧,机构动作不顺畅,原因是零部件的制造精度、支撑板的精度不高。因此,为保证图5动作可靠,要极大提高零部件的制造精度,并保证支撑板在长期使用过程中不变形,这些实现起来成本较大。针对此现象,采用图6所示机构,在X向增加一个手轮。即摇动Y向手轮,座体先Y向定位;之后再摇动X向手轮,座体先被定位,再被夹紧。这样就简化了中间机构,实现了该夹具系统的功能。
3 本研究与实践过程中解决的关键问题
3.1 系统功能原理设计方面
X和Y两个方向的传动系统,既实现工件的定位,又实现工件的夹紧。初始设计时:一个Y向手轮实现X和Y两个方向的定位,夹紧。更新设计后:设置两个手轮,一个Y向手轮实现Y向定位,另一个X向手轮实现X向定位及工件的夹紧。
3.2 机械加工夹具系统零部件方面
伞形齿轮形状复杂、模数小,需要专用设备加工,图纸设计好后,采取外协方式。
支撑板件有两个功能:一是定位,二是支撑并连接工件与机床。本支撑板尺寸大,在V1060设备上加工需要二次定位与夹紧。
3.3 零件图纸CAD化与计算机仿真技术结合
所有零件用solid edge软件造型,通过该软件模拟仿真装配过程,检查零件结构设计是否合理、机构运转是否正常等,为实物顺利装配奠定基础。
3.4 安装、调试整个系统方面
由于所有零部件是按图纸进行加工的,在实际装配中存在一些配合上的误差、动作实现不精确,所以对部分原设计进行了必要改动,对一些零件进行了钳工修配等。
4 结束语
通过“空气座柔性夹具系统设计及应用”的研究与应用,技术层面上满足了生产要求的特点;教学研究层面上,体现了“产学”结合的特点。柔性夹具系统集设计、零部件加工、装配、调试、原材料和标准件采购及工件加工于一体的工艺过程,把生产过程与教学过程紧密结合,加深了对外技术服务的过程理解,对基于工作过程教学模式的开展奠定了基础。
参考资料
[1] 华茂发.数控机床加工工艺[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2] 燕山大学.机床夹具设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2002.
[3] 张展.非标准设备设计手册[M].第二册.北京:兵器工业出版社,1994.
关键词:空气座;柔性夹具系统;精度;效率
笔者以对外服务产品空气座生产加工为研究对象,设计加工其柔性夹具系统,进行了图纸设计、系统功能原理的校验、组装系统的零部件加工、柔性夹具系统的组装、系统动作的实现与调整、系统的再设计等,并应用这个系统装夹座体进行加工,对加工好的空气座进行质量检验。经检验,该夹具系统达到了设计目的。产品的精度及互换性虽然达到对方要求,但生产率及产品尺寸不一致导致的精度问题一直满足不了对方要求,影响因素主要有:产品的毛坯形状不规则,导致每个座体加工前都要对刀,夹具调整时间较长;装夹座体,人工劳动量大;产品的毛坯尺寸一致性不好,导致精加工时要求部位的精度不易控制。
1 空气座夹具改进前的工作原理
2 空气座夹具改进后的工作原理及应用
为了解决尺寸精度与效率问题,采用图5所示的装夹原理,座体放在支撑板上之后,摇动手轮,让传动轴座体先被X向定位块1,2定位,再被Y向定位块1,2定位;继续摇动手轮,座体即被夹紧机构自动夹紧。
此机构的优点:
(1)座体被放到支撑板上之后,通过摇动手轮一个动作,即实现定位、夹紧,装夹方便,人工劳动强度轻。
(2)X,Y向的定位机构同时对座体进行定位,即对称定位。X向的两个定位块同时对座体的两个毛坯面进行定位,之后Y向的两个定位块同时对座体的两个毛坯面进行定位,该方式最大的优点是把图4中&x,&y的误差均匀化,即x,y尺寸把毛坯的误差平均化,以使座体尺寸精度和形位精度向要求精度方向逼近。只要工件规格相同,一次对刀就能解决所有座体的对刀问题。
(3)该机构是通过一个手轮动作实现工件的定位及夹紧,操作方便。
组装完成图5所示机构之后,发现通过一个手轮实现座体的定位与夹紧,机构动作不顺畅,原因是零部件的制造精度、支撑板的精度不高。因此,为保证图5动作可靠,要极大提高零部件的制造精度,并保证支撑板在长期使用过程中不变形,这些实现起来成本较大。针对此现象,采用图6所示机构,在X向增加一个手轮。即摇动Y向手轮,座体先Y向定位;之后再摇动X向手轮,座体先被定位,再被夹紧。这样就简化了中间机构,实现了该夹具系统的功能。
3 本研究与实践过程中解决的关键问题
3.1 系统功能原理设计方面
X和Y两个方向的传动系统,既实现工件的定位,又实现工件的夹紧。初始设计时:一个Y向手轮实现X和Y两个方向的定位,夹紧。更新设计后:设置两个手轮,一个Y向手轮实现Y向定位,另一个X向手轮实现X向定位及工件的夹紧。
3.2 机械加工夹具系统零部件方面
伞形齿轮形状复杂、模数小,需要专用设备加工,图纸设计好后,采取外协方式。
支撑板件有两个功能:一是定位,二是支撑并连接工件与机床。本支撑板尺寸大,在V1060设备上加工需要二次定位与夹紧。
3.3 零件图纸CAD化与计算机仿真技术结合
所有零件用solid edge软件造型,通过该软件模拟仿真装配过程,检查零件结构设计是否合理、机构运转是否正常等,为实物顺利装配奠定基础。
3.4 安装、调试整个系统方面
由于所有零部件是按图纸进行加工的,在实际装配中存在一些配合上的误差、动作实现不精确,所以对部分原设计进行了必要改动,对一些零件进行了钳工修配等。
4 结束语
通过“空气座柔性夹具系统设计及应用”的研究与应用,技术层面上满足了生产要求的特点;教学研究层面上,体现了“产学”结合的特点。柔性夹具系统集设计、零部件加工、装配、调试、原材料和标准件采购及工件加工于一体的工艺过程,把生产过程与教学过程紧密结合,加深了对外技术服务的过程理解,对基于工作过程教学模式的开展奠定了基础。
参考资料
[1] 华茂发.数控机床加工工艺[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2] 燕山大学.机床夹具设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2002.
[3] 张展.非标准设备设计手册[M].第二册.北京:兵器工业出版社,1994.