钻头帽铣槽专用气动夹具设计.pdf

解决方案 E臣墨圆工芝， - r M， M i l l， 诠断 ／ 蝠黑 ／ mi l l ， 己 譬 遵 钻 头 帽 铣 槽专用 气动 夹 具 设计 王鹏 。 边颖 1 ． 特雷克斯 T E R E X 公 司 ， 河北 三 河 0 6 5 2 0 6 ； 2 ． 哈尔滨工业 大学 ， 哈尔滨 1 5 0 0 0 6 The De s i g n f o r a S pe c i al i z e d Pne u m a t i c Fi x t u r e o f Dr a g Bi t s W ANG Pe ng ， BI AN Yi ng 1 ． T e r e x C o r p ． ， S a n h e 0 6 5 2 0 6 ， C h i n a ； 2 ． Ha r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， Ha r b i n 1 5 0 0 0 6 ， C h i n a Abs t r a c t A d r a g b i t i s a t o o l wi d e s p r e a d u s e d i n d r i l l i n g f o r o i l ， t h e p r o d u c t i v e e f f i c i e n c y a n d p r o d u c t q u a l i t y o f wh i c h d i r e c t l y a f f e c t s t h e p r o d u c t i v i t y a n d c o s t o f d r i l l i n g o i l ． Th e ma i n wo r k s i n t h i s p a p e r i s t o d e s i g n a s p e c i a l i z e d fi x t u r e o f d r a g b i t s ． By s o l v i n g s e v e r a l k e y p r o b l e ms o f p r o d u c i n g d r a g b i t s ，t h i s fi x t u r e me e t s t h e n e e d s o f h i g h e f f i c i e n c y a n d e as y ope r a t i o n． Ke y wo r d s d r a g b i t ； f i x t u r e d e s i g n ； p n e u ma t i c 1 引 言 刮刀钻头为石 油开采设备的重要零部件之一 。本文 针对刮刀钻头 帽的关键机加 工工序进 行 了专 用夹具设 计 ， 以替代普通机床使 用的通 用夹具 ， 操作 简便 ， 提高 了 刮刀钻头帽的生产效率及质量 ， 降低了劳动强度。 2 钻头帽结构分析 钻头帽结构简图如 图 1 所示 ，钻头帽通过 内止 口与 钻头体 固定 ， 外 圆底 部组焊 ， 钻头帽顶面三个 等分槽面与 刮刀片组焊。其主要结构特征如下 1 钻头帽呈 圆锥体 ， 顶 面有三个 不过 中心 的等分 槽 ， 槽底 面与钻头帽底面呈一定角度 ； 2 三个等分槽 的等分精 度影响组焊后 的三个刮 刀 片的等分精度 ； 3 三个等分槽 的槽深尺寸影 响到三 个刮刀片的高 度误差。 钻头帽结构的特殊性导致其难以装夹及准确可靠定 进行充分的搅拌 ， 及时去除表面吸附的小气泡 ， 尽量使零 件各表面与腐蚀液充分接触， 同时也使整个溶液浓度均匀 表 3 化学铣切前后的尺寸及处理时 间 1 32 ； 机械工程师 2 0 1 0 年第9 期 一 致。表 3为加工的时间及化学铣切前后的尺寸对比。 3结语 化学铣切时 ，可 以通过控制铣切 时间来控制零件的 去除量。 使用化学铣切的方法 ， 我们对 4 种零件进行 了补 加工 ， 绝大部分零件加工合格。通过测量 ， 化学铣切可 以 同时降低零件表面粗糙度半级 以上 。 对于高精度 的台阶孔或盲孔 ， 只能镗削加工 ， 如果公 差在 I T 6 级 以上 ， 普通机械加工难度很大 。 我们可以适当 放 宽机 加 的公差 ，留余 量 0 ．0 0 5 mm左 右 ，根据 尺寸按 0 ． O 0 2 mm进行分组 ，最后 的精加工 由化学铣切工艺来完 成， 获得更高的合格率。 编 辑 启迪 作者简介 侯朋 1 9 7 3 一 ， 男， 高级工程师， 硕士， 从事铝合金和不锈钢 零件的精密加工工 艺设计 工作 。 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 2 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 位 ， 也 给加工带来 了一定 困难 ， 此外 ， 其加工精度也直接 影响刮刀钻头 的质量。这些都对钻头帽夹具提 出了较高 的要求。 3 夹具结构设计 钻头帽铣槽专用气动夹具结构如图 2 所示 。 3 ． 1 定 位 方案 选择 钻头帽 的工 件定位方 案及其定位元件的选择 1 钻头帽底面夹具车 床固定 ， 消除 3 个 自由度。 2 外圆短 v型块定 位 ， 消除 2 个 自由度 ， 如图 3 所示 3 以铣好的 一 个槽面为基准 ， 用 图 4所示 定位 挡杆定位 ， 消除 1 个 自由度 。 3 ． 2关键技 术 解 决 1 刮刀槽加工面与钻头帽底面不平行， 因此要求铣槽 过程中铣刀进给方向必须与钻头帽底面1 顷 斜呈一定角度。 解决方案 将 夹具机床 与 钻 头帽底面接触配合 的上平 面 倾 斜 ，倾 斜角度等于刮刀槽 底 面与钻 头 帽底 面之 间夹角 ， 从 而使 刮 刀槽 底 面 与地 平 面水 平。这 样 ，在铣制刮刀槽过 程 中 ，铣 刀运动方 向与水平 面平 行 ， 无需 对铣床提 出特殊要求 ， 普通铣床 即可 。 2 夹紧机构结构设计 由于工件外轮廓形状误差 、 杠杆位置误差的存在 ， 如果将压 鼹决方寨 工艺／ 工装， 旗i l l ／ i _a i， 尬灞／ 维昭／ 改造 譬臣譬圆 块和杠杆设计为一体 ， 工件外形面 V型块将难以准确 、 牢 固的配合 ， 夹紧不牢靠 ， 将大大降低铣槽 的加工精度 。因 此 ， 夹紧机构采用浮动夹紧 ， 用螺栓 、 半圆销 、 弹簧等将压 板及杠杆连接在一起 ，以弥补 以上误差从而提高加工精 度 ， 其结构如图 5 所示 。 3 V型块和夹紧机构位置的选择 如图 2所示 ， V型块与夹紧机构相对 ，放 置在夹 具 机床两侧 同一水平线上 ，而非沿着机床上面上下放置 。 这样做是为了减小机床及气动装置尺寸 。 如果 v型块采 用沿夹具斜面上下放置 ， 由于气动装置位于机 床下部 空 腔 内， 则需增加机床高度 ， 或气缸长度 ， 增加 了机床或气 缸尺寸。 4 卸件方案 由于钻头 帽呈 圆锥 体形状且加 工时底面朝 下 ，给拆卸 装夹在夹具 上 的钻头 帽带来一定不 便 。为解决该问题 ， 采用 如 图 6所示 卸件杆将加 工后的工件从底部顶起 ， 以方便拆 卸工件 。 ．3夹紧机构动力装置的确定及 夹紧力计算 动力部件作为夹紧机构 的动源 ，可分为手动夹紧和 自动夹紧 ， 机床常用 自动夹紧力源 ， 气动夹紧 ， 液压夹紧 与夹紧扳手都属于 自动夹紧力源 。为了提高生产 自动化 程度和生产率本夹具选用气动夹紧 ，本夹具选用气动装 置作为夹紧机构动力源 。 夹 紧机构受 力 简图如 图 7所示 ， 应用夹紧力计算 公式得到夹 紧力 为 F ， 所选 汽 缸 为 Q A 1 2 5 ， 内径 d 1 2 5 ra m， 通过计算其推力 为 Ⅳ 。因为 3 ／ F ， 故汽缸所 L2 提供 的推力满足加工要求 ， 夹具可正常工作 。 4 结论 本夹具适用于加工 4 , 7 0 一 1 4 6的钻头帽铣槽 。经生 产使用验证 ，该夹具保证 了产 品的质量 ，并具有操作简 单 、 灵活 、 可靠等特点， 减少了大量的辅助时间 ， 满足 了大 批量生产的要求 ，从而提高了所生产钻头 的质量及生产 效率 、 降低生产成本和工人劳动强度。 [ 参 考文 献 ] [ 1 ] 杨东哲 ， 成 畔 ， 蔡复之 ， 等， 夹 具设计 的并行 性研究[ Jf． 计算机集 成制造系统 ， 】 9 9 6 ， 9 3 3 1 - 3 5 ． [ 2] 陈蔚 芳． 夹 具敏捷设 计若 干关键技 术研 究[ D] ． 南 京 南 京航空 航天大学 ， 2 0 0 7 ． 编辑 明 涛 作者 简介 王鹏 1 9 8 5 ～ ， 男， 技 术研 发工程 师 ， 专业 方向为机械设计 与 制 造 收 稿 日期 2 0 1 0 0 5 2 1 机械工程师 2 0 1 0 年第9 期j 1 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m