柔性线中典型液压夹具的设计.pdf

工艺与检测 T e c h n 0 10 g y a n d 柔性线中典型液压夹具的设计 邹德 强 大连机床集 团工 --E研究所， 辽宁 大连 1 1 6 0 2 1 摘要 液压夹具具有安装定位准确 、 加工精度稳定和生产效率高等优点。文章介绍了在柔性线生产 中的一 种典型液压夹具的设计。 关键词 典型液压夹具 ； 柔性线； 夹具设计 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 B De s i g n o f t y p i c a l h y dr a u l i c f i x t u r e i n f l e x i b l e ma n u f a c t u r i n g l i n e ZOU De q i a n g D a l i a n Ma c h i n e T o o l G r o u p C o ． ，L t d ． ，D a l i a n 1 1 6 0 2 1 ， C H N Abs t r a c t Hy d r a u l i c fix t u r e f e a t u r e s wi t h a c c u r a t e p o s i t i o n i ng，s t a b l e ma c h i n i ng a c c u r a c y a nd h i g h p r o d uc t i o n e f fi- c i e n c y ． T h i s t h e s i s i n t r o d u c e s t h e d e s i g n o f a t y p i c a l h y d r a u l i c fi x t u r e i n t h e f l e x i b l e ma n u f a c t u r i n g l i n e ． Ke y wo r dst y pi c a l h y d r a u l i c fi x t u r e；fle x i b l e ma n u f a c t u r i n g l i n e；fi x t u r e d e s i g n 为满足社会对数控 车床逐年不断增 长的需求 ， 完 善智能化生产模式 ， 生产柔性线成为将来批量生产 的 一 种模式 。柔性线提高生产效率的同时， 工件加工速 度相应提高， 液压夹具 的大量应用成 为必然趋势。采 用液压夹具安装定位 ， 可 以快速准确地确定工件 与机 床 、 刀具之间的相互位 置， 工件 的位置精度 由夹具保 证 ， 不受工人技术水平 的影 响， 减轻 了工人 的劳动强 度 ， 保证了加工精度 ， 提高了自动化生产程度 。 C K A 6 1 3 6类数控 车床是我厂柔性线 生产 中的一 台典型机床 ， 其中轴承座是采用液压夹具加工 的零部 件之一 。该轴承座 如图 1 的本身结构特点使其在安 装定位时 ， 工件不容易 固定在定位平面 内。本文就此 工件介绍一种液压夹具的设计方法。 根据现场生产节拍需要 ， 要求设计精镗轴承孔的 液压夹具 ， 现 A面 基准面 精加工 已经完 成， 轴承孔 半精加工已经完成， 要求对轴承孔进行精镗加工， 选用 机床为立式加工 中心 ， 精加工轴承孔时保证轴承孔与 A面的平行度控制在 0 ． 0 2 m m以内。 图1 被加工轴承座 工件 图纸 1 矿 ‘ U 0 年 寻 ； 0 朋 1 定位压紧分析 根据工件图纸工艺和设计任务书 ， 此道工序为精 加工工件的轴承孔系 ， 在此道工序前工件的定位面和 定位基准 已经加工成 品， 经过分析工件采用基准 A面 和两个销孔定位 为最好的定位方式。这样限制工件的 5个 自由度 ， 完全定位 A面 限制一个 自由度 ， 两销孔 限制 4个 。因为使 用的机床是立式 加工 中心 ， 这样 定位存在的问题是安装工件时 ， 工件不容易 固定在定 位平面内， 因此需要工件防掉机构 ， 同时加工过程中刀 具与定位平面形成了翻转力矩加之 由于工件重心的偏 移会使工件产生震动 ， 所 以在工件 的加工过程 中要在 轴承孔下端增加辅助支承 图 2所示 。 I 】 图2 工件的定位分析 2 夹具 与机床 的位置 根据夹具所用的机床工作台和被加工工件的尺寸 来确定被加工工件在夹具上的摆放位置 ， 以及夹具 的 尺寸。经过分析可以在一套夹具上放置 8个工件。根 据以上的设计要求 ， 综合考虑机床主轴的行 程和液压 件的尺寸 ， 可以确定夹具的结构 。 3 力的计算与液压元件的选择 根据工件的工艺要求 ， 选择加工刀具 和计算加 工 过程中刀具对工件产生的力 。根据夹具 的动作要求和 主要切削力 ， 计算液压夹紧力选择缸径大小 。此夹具 主压紧应尽量靠近加工位置， 考虑到压紧要可靠 ， 且在 松开时不影响工件 的装夹 ， 选择两个压紧力较大的旋 转油缸 ， 这样 当松开工件 后 ， 压板可 以 自动旋转 9 O 。 ， 让开工件的装夹位置。 下面的辅助支撑的主要作用是要防止工件在定位 时的倾斜和在加工过程 中的颤动 ， 此夹具选用弹簧升 起型支承缸 ， 工作原理是当工件装在夹具上时 ， 就与支 承缸靠近 ， 当通液压油后 ， 支承缸在液压力的作用下抱 死 ， 此过程中液压杆受力 1 k g 。 为满足工件的加工精度 ， 需要合理安排液压元件 的动作顺序 ， 夹具夹紧时主压紧旋转缸先动作 ， 然后辅 助支撑缸动作 ， 夹具松开时无先后顺序要求 ， 由液压元 等 ． ／ ，Z u 1 b 牛幂0朋 T e c h n 0 10 g y a n d 工艺与检测 件的动作顺序 ， 决定需 2个进油路和 1个 出油路。经 过以上的分析 ， 设计夹具的结构如图 3所示。 切削力计算如下 选择刀具为硬质合金精镗刀 ， 切削参数为 切削速度 V 。 1 0 0 m ／ m i n ， 最大背吃刀量 a 。 0 ． 5 m m， 进给量．厂 0 ． 3 mm ／ r 。 主切削力为 Fc 9 ． 81 CP ca V KF c1 1 2 0 N 、 1 背 向力为 FP 9 ． 8 1 C n p a p X r p 尹 V c n F p KF p 3 5 6 ． 7 N 2 进给力为 Ff 9 ． 8 1 C F f ’ a ’ } ‘ _1 ∞- KF f 4 8 3 ． 3 2 N 3 式 1 、 2 、 3 中 C 、C 、C 为系数 可查 表 ； 、 、K 为修正系数 可查表 ； Y 、 n n、 、 Y 印、n 、 Y r t E f 为指数 可查表 。 1 一 液压系统接头 ；2 一液压双作 用油缸 ；3 一油路地板 ；4 一 夹具体 ； 5 液 压单作用油缸 ；6 一菱形 定位销；7一定位板 ；8 一 圆形 定位 销 ； 9 一 辅助支承座 ；1 o _ 一 辅助支承 ；1 1 一 被加工零件 ；1 2 一双 作用压板 1 3 _ 一 单作用压板 ；1 4 一防脱落压板 。 图3 夹具结构 4液压 回路 系统 夹具 的 动 力 源 为 机 床 泵 站 ， 可 以提 供 最 大 为 6 MP a 的压力。在工件 的加工过程 中， 机床 的泵 站可 以和夹具保持连接 ， 这样可 以避免在加工过程 中由于 夹具密封问题产生 的压力损失 ， 夹具上也就不用再增 加保压 的元件。另外泵站 的控制 阀为 2个 三位 四通 阀， 1个阀控制夹 紧油缸 ， 1 个 阀控制辅助支承。三位 四通阀的好处是可 以选择双作用 的液压元件 ， 即液压 缸的压紧和松开都 由液压压力来实现 。这样的好处是 可以避免液压缸在松开的过程中由于系统的背压而导 85 工艺与检测 T e c h n 0 10 g y a n d 致 的动作不一致。根据以上 的分析可 以确定夹具的液 压原理图如图4所示 。 夹具的压力使用范围 4～ 5 MP a ， 假设加工时泵站 提供的压力为 4 MP a ， 根据上 面确定 的液压件选择原 则 ， 可以计算液压缸 的压力为 F 1 P X A 2 P X A 1 一 口 2 1 9 8 N F 2 P A 2 P X A l 一口 4 3 3 2 N ≥ 1 ． 5Fl3 2 9 7 N 式中 F 为单作用转角缸 夹持力 ； F 为双作 用转角缸 夹持力 ； F 为支承缸的支承力 ； P为使用压力 ； A 。 为活 塞杆受力面积 ； A为活塞杆接触面积 ； A 为活塞拉入 端受力面积。 因为双作用油缸 同时作用在 2个压 紧点上 ， 因此 作用到每个压紧点的力是 F ／ 2 2 1 6 6 N， 所 以作用 在每个点上的压紧力大致是相等的。 厂 单作用夹紧油缸 L一一一⋯一一一⋯一⋯一一一一_ J 图4 轴承座液压夹具液压原理图 5 主要零件 的公差和热处理 夹具 的基础件 都是 采用 4 5钢材料 ， 回火处 理 ， 基础板各 面的平行 度垂直 度按 国家 四级 精度要 求 ， 表面的光度为 R 。 0 ． 8 m m， 这样可 以保证 在安装液 压 元件时贴 得 紧密 ， 密封圈密 封可靠 。定 位件 和定 位 销采用 T 8材料 ， 淬火 5 3～5 8 H R C， 由于是 主要保证 精度 的元 件 ， 所 以选 择 加工 精度 和表 面硬 度都 高 。 其余的结 构件 可以采用 4 5钢调质 处理 。一些 需要 焊接的结构件采用 Q 2 3 5材料 ， 保证 能有 良好 的焊 接 性能 。主要 的定位 面为亮 面 ， 其 余各个 零件 表面 都 需要发蓝处理 。 6结语 液压夹具与传 统手 动夹 具相 比， 液压夹 具可 以 把液压系统压力 转化成 电信 号 ， 一旦压力 过高 或过 低就会 及时报警 ， 防止人员 、 机床 、 刀具 和夹具 的损 伤 ， 有利于提高安全性 。另外采用液压夹具 ， 产品质 量稳定， 废品率下降， 排除批次性。液压夹具装夹工 件方便 、 安全 、 快速 ， 显著地减少 了辅助工时 装卸工 件的时间 ， 特别适用于重力 切削和夹紧点多 的零件 切削 ， 大 大减 轻 了工人 的劳动强 度 ， 提 高 劳动生 产 率 。因为液压夹 具工作 压力稳 定 ， 所 以每次重 复点 的夹紧力相同 ， 重复定位点相 同， 每次夹紧松开都有 固定的先后顺 序 ， 不会 因为操作 者 的改变影 响加工 零件的精度 ， 可 以安排技术等级较低 的工人 ， 有效地 降低了生产成本 。 参考文献 [ 1 ] 王启平 ．机械制造工艺学 [ M] ．哈尔滨 哈尔滨工业大学 出版 社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 卢秉恒， 赵万华， 洪军 ． 机械制造技术基础[ M] ． 北京 机械工业出 版社 ， 2 0 0 7 ． [ 3 ] 薛源顺 ．机床夹具设计[ M] ．北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 清华大学精密仪器系． 金属切削机床液压传动[ M] ． 北京 人民教 育出版社 ， 1 9 7 7 ． [ 5 ] 大连组合机 床研 究所 ．组合 机床 设计 第二 册液 压部分 [ M] ．北 京 机械工业出版社 ， 1 9 7 5 ． 编辑汪艺 收稿日 期 2 0 1 4 0 3 2 0 文章编号 1 5 0 5 2 6 如果 您想发表对本文的看法。 请将文章编号 填入读者意见调查袭中的 相应位置。 名词解释 激光反应气体切割激光反应气体切割类似于氧乙炔焰切割， 只是用激光作为预热热源， 用氧气等活性气体作为切割气 体。金属材料被激光迅速加热到熔点以上时 ， 喷射的纯氧或压缩空气一方面与熔融金属作用， 产生激烈的氧化反应并放 出大量的 氧化热 ， 另一方面将熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出， 在金属中形成切V I 。由于氧化反应产生了大量的热， 所以切割所需要的 激光功率只是激光熔化切割的 1 ／ 2 ， 而切割速度远远大于激光熔化切割和汽化切割。这种激光切割多用于碳钢 、 钛钢、 热处理钢和 铝等易氧化金属材料的切割， 其切割氧气不仅给金属助燃， 提高了切割速度和效率， 而且使切 V I 狭小， 热影响区小， 提高了切割质量 和精度 ， 借助氧的作用还可以切割较厚的工件。目前广泛采用大功率 C O 2气体激光器切割 ， 可切割钢板、 钛板、 石英、 陶瓷、 塑料及 木材等， 切割金属材料的厚度可达 1 0 ram左右， 切割非金属材料可达几十毫米。 8 6 b ； u 1 年 帚0 坩 1