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摘 要:设计专用夹具装夹工件,带动刀具同时加工转向箱零件的N个孔,对于提高生产率,降低劳动强度和生产成本,更好的保证所加工孔的精度具有明显优势.对于批量生产的转向箱零件,运用本套工装夹具能提高加工精度和生产率,有很高的性价比.

关 键 词 :夹紧装置;夹紧力;夹紧机构

利用对现有设备摇臂钻床Z3040的改造加工转向箱零件.其中包括设计一套有四根轴的主轴箱使钻床出来的动力分为四个一次加工出转向箱零件的四个孔.一套钻模板用来保证钻头的导向及加工的精度.一套夹具用来保证阀体零件在加工时相对于机床和刀具占有固定的位置.这种设计能保证加工的精度.便于工件的装夹并且降低劳动强度.

1.研究分析零件图

典型的转向箱实体图

现以拖拉机上的转向操纵箱的夹具设计说明.转向操纵箱是拖拉机上的一个重要组成部分,因此它加工的好坏直接影响到拖拉机的性能.设计可以利用摇臂钻床带动多轴头,一次性加工N面上四个小于φ10的孔.

2.确定定位方案,设计定位装置

在本夹具设计时,在夹具中采用短圆柱销约束两个移动自由度--X方向的移动和Y方向的移动.圆柱销为固定定位圆柱销.定位圆柱销的有关参数可查“夹具标准”和“夹具手册”.其选用时按其尺寸D选取.长方形垫板约束两个旋转自由度――X方向的转动和Y方向的转动和一个移动自由度Z方向的移动.由于转向箱的一个面有一个3度倾角,所以长方形垫板要做成有3度的斜面.现在已经约束了零件的5个自由度,还要用一个定位销来约束Z方向的转动,但是如果使用定位销又会限制两个自由度,这样会产生过

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定位.过定位像前面所说的那样会影响工件的定位精度,因此要避免过定位.可以选择齿条式对定位元件,它可以约束Z方向的转动.如下图所示:使用时可以掰动手柄,销在齿条的带动下沿销套上下移动,使用时销子上移,不用时销子下移,十分方便.

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齿条式对定位元件

3.确定定位方案,设计夹紧装置

因为夹紧力主要来源于液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气液连动装置和真空装置等动力装置.并且要使动力装置所产生的力或人力正确的作用在工件上,需有适当的传递机构.

3.1 选择夹紧机构

夹紧机构的种类很多,基本夹紧机构结构大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础,此外还有一种弹簧加紧机构.

斜楔夹紧机构:用斜楔直接夹紧工件,夹紧力太小,且操作费时,所以实际生产中应用不多,多数情况下是将斜楔与其他机构联合使用.

螺旋夹紧机构:结构简单,容易制造,自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都较大,是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构.但是螺钉头直接与工件表面接触,螺钉转动时可能会损伤表面.

螺旋压板夹紧机构:是结构形式变化最多的夹紧机构.结构紧凑,使用方便.可采用自动回转钩形压板,它避免了用手转动钩形压板.

偏心夹紧机构:操作方便,夹紧迅速.但是夹紧力和夹紧行程都较小,一般用于切削力不大,震动小,夹压面公差小的加工中.

弹簧夹紧机构:是运用被压缩时弹簧的弹性力来夹紧的.随着弹簧压缩量的加大,夹紧力越来越大.

本夹具上采用的是弹簧加紧机构,由于转向箱的高度不高,在工件定好位时,可用钻模板来压紧工件,当钻模板靠近工件,主轴箱沿导柱向下移动.在弹簧力的作用下自动将工件压紧,起到加紧作用.随着切削力的加大,弹簧的压缩力愈来愈大,工件被加紧.


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3.2 分析夹紧力的方向和作用点

按照切削力和其他外力作用的情况,以及定位元件的结构和布置方式确定加进来的方向和作用点.

在本夹具设计时,我们采用固定圆柱销约束两个移动自由度――XY方向的移动.长方形垫板约束两个旋转自由度――XY方向的转动和一个移动自由度――Z方向的移动.所以夹紧力的方向应朝主要限位面.这样做有利于保证加工精度.

本设计的夹具在选定夹紧力作用点时充分考虑夹紧力的点作用在定位元件的支承范围内,保证位于刚性较好的方向.

工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧.并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心.此套移动压板制作简单,便于手动调整.通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的.压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上.

在这次夹具设计中,定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的.在垂直方向,用两个同心半圆环来定位.当被加工零件放到夹具体同心圆环上后,用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位,把压板压紧,之后取出定位插销.

3.3 分析本夹具设计的优势

3.3.1 在整个夹紧过程中,一直保证工件定位后具有确定的位置.

3.3.2 本套夹具保证了夹紧力的大小适当,始终稳定不变.即保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变,震动小,还使工件不产生过大的夹紧变形.由于夹紧力稳定所以减小加紧误差.

3.3.3 本套夹具具有工艺性好,使用性好.结构简单,便于制造和维修的优点.

总之利用此套设备可以一次性钻削转向箱N面上多个孔,由于转向箱是批量生产的,所以利用此设备加工该零件,具有很强的实用性.该设备由于是一次性钻削四个孔,使得该零件的生产效率大大提高.本设计的主轴箱上所使用的主轴和传动轴,以及轴上的齿轮和轴承均经过校核,所以该设备在使用过程中不会出现轴的断裂,和齿轮的断裂问题.


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参考文献

[1]长春汽车厂工人大学编.东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,机床夹具设计手册.科学技术出版社.

[2]上海柴油机厂工艺设备研究所.金属切削机床夹具设计手册.机械工业出版.

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