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液压夹具也可以设计成「通用快换型」

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:液压夹具,夹具设计,改进 从一个简单常规的产品,更换至一个复杂产品加工时,会带来不少新的夹具设计难题,不过如果能在设计之初考虑起此次方案对后续加工的适用性,就能够省去很多设计、加工方面的耗费。 PART 01 液压夹具设计思路 双H产品在立式加工中心上的加工内容有两序:OP10铣面;OP20翻面后铣面、钻孔和攻螺纹。对于铣大面,手动夹具是将零件装夹后,利用铜棒将平面敲平,方可加工;通过预压紧、松开动作实现手动通用大批量零件。 稳定性要求 随着铝合金产品的批量化投产,因材料的性质导致受力不均匀时零件特别容易变形,从而造成加工出的产品质量不稳定。而通用液压夹具的夹紧力一致,能有效保证零件不发生变形。 可快速换产 通过更换V型块能实现多种零件的加工。根据零件尺寸,设计多种V型块,V型块使用插销定位,快速准确,避免夹具更换,缩短找正时间。 通用性 OP20工序压紧在销子孔位置处,该孔位置为所有操纵装置壳体相同特征,并且该工序加工压紧位置过孔。为此设计了中空的压板结构。 PART 02 液压夹具工作原理及运用 液压夹具完成零件上下动作只需30s,而手动夹具装活时间需1.5min,装卸效率订的提高都是来源于这些设计细节: 液压控制原理 夹具的工作原理如图所示,通过两进、两出的两条油路分别实现OP10、OP20工序的预压紧、松开、压紧和松开四个动作。 ▲液压原理结构 夹具设计图 工作时,首先将零件装到1区,通过预压紧机构压紧零件,使零件与定位面完全贴合,然后压紧机构抱紧零件,预压紧机构松开到初始位置,即可开始0P10铣基准面的加工。 ▲夹具设计结构 将1区加工好的零件放置到2区定位面上,通过V型块定位,压紧机构夹紧工件,实现OP20工序的加工。 对比优势 与之前夹具相比,此液压夹具具有如下的优点: 1)预压紧机构设计,能够保证零件完全与定位面贴合,代替了手动夹具人工用铜棒敲平; ▲可调V型块 2)采用可调V型块,能实现多种双H结构工件的加工(轴线到定为销距离不同,双H结构长短不同); ▲压紧位置的设计可以通用互换 3)两区压紧位置合理,因绝大多数的双H壳体销子孔位置尺寸是不变的,可实现通用的效果;压紧力一致,零件不容易变形。 此夹具在加工双H操纵装置壳体(特殊操纵壳体结构除外)时,通用性强,符合现在普遍追求的精益生产要求。在设计和改进此类液压夹具时,应该如上述提到的一样,考虑通用、快换换产方面的思路,更加高效的解决问题。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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检测小尺寸公差——塞规、气动量仪、电子测量该怎么选?

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:检测,孔径,工艺,夹具设计 在小孔径小公差的检测中(主要是H7级公差及以下)的检测,常见的方式是采用塞规检测。但这类塞规由于设计公差范围较小,加工难度大,无法读取准确的数值,计量检测无法保证,在其不能满足检测需要的情况下,新的检测手段应该如何选择呢? PART 01 当前检测方法分析 以孔径(φ6~φ30)的H7级公差为例计算的塞规尺寸如表所示。目前采用塞规检测方法主要存在的弊端包括: 塞规制作成本高 根据工具车间和同行业的数据分析,只有塞规的公差大于0.003 mm时,塞规才能保证95%以上的产品合格率;当小于0.0015mm时,只能保证33%的合格率;当小于0.0025mm且大于0.0015mm时,只能保证67%的合格率。 使用成本高 通端的下差和磨损极限的差值即为磨损量,磨损量越小,塞规的使用寿命越短。 计量困难 根据计量室反馈,由于设计公差范围太小,约在0.014mm左右,加工难度大,无法读取准确的数值,计量检测无法保证,验收合格率低。 产品加工困难 因为塞规吃掉了产品要求公差的一部分公差,导致产品加工时压缩到产品图要求尺寸的中差,因而对加工的要求也相应提高了(见图1)。 图1 塞规的原理结构 以壳体类零件经常使用的工艺销子孔φ11H7为例,根据《塞规、卡板的计算程序》计算所得(见图2),计算产品被压缩之后的: 图2 φ11H7塞规的计算 PART 02 解决方案分析 针对以上原因,提出以下几种方案供参考使用: 方案一:加大塞规的设计公差 针对制造和检验提出的问题,可以加大通端和止端的设计公差为0.003mm,保证90%以上的成品率;加大磨损量到0.003mm,增加检具的磨损量(见图3)。 图3 同样以φ11H7为例,产品被压缩之后的实际要求尺寸Sj=0.009mm。即对产品图的要求尺寸更加严格了,公差为原先的一半,产品图要求的φ11H7在机加工过程中要控制在φ11H5级,导致加工难度增加,因误判导致的产品合格率降低。 方案二:使用气动量仪 气动量仪因其与塞规相比能精确读数、成本低,同时还能检测内孔的圆度、锥度,两孔中心距、同轴度、垂直度等而在小公差尺寸检测的应用上越来越广泛。 因气动量仪使用时要求安装在没有振动的工作台上,以保证浮标能自由的上下移动,不与玻璃管壁相碰,而且没有显著的摆动现象。测工件时,把工件水平平稳地放在工作台上,测头校准之后插入孔内,量仪示值为内径;旋转测头一周量仪示值差为圆度;测头在孔内上下移动一定距离可测量孔是否有锥度,通过三角函数换算可得到锥度值。 因为测量时要求工件水平平稳地放在工作台上,而壳体类零件有一部分尤其是大壳产品体积庞大、质量重,则要求工作台一定要足够大,同时有移动设备。很明显该类检具不适合大的壳体类检测。 方案三:使用电子塞规 电子塞规是近年发展起来可替代气动量仪和塞规的高效孔径测量仪器。电子塞规由电子塞规本体和电子测微显示仪组成。电子塞规的传感器一般采用开启式差动变压器原理,这种结构特点是测量范围宽,可达1~2mm。电子塞规本体由塞规体、专用导套和硬质合金侧头等组成。与塞规配套的电子放大器一般选用模拟放大电路和向敏检波器等组成。 图4 电子塞规 图5 电子塞规小尺寸 电子塞规精度高,综合测量误差小于0.001mm,稳定、可靠、耐用,可在生产车间常温条件下长时间使用,它完全可以替代塞规、三爪内径千分尺及内径量表等测孔检具,可快速、方便地测量通孔的直径、椭圆度和锥度。 图6 上下限环规 电子塞规采用两个硬质合金测头进行接触测量,测力小、耐磨性好。测头安装具有自锁功能,安装调整方便。一般情况下,按用户的订货要求设计专用导套,专用的导套保证了测量时的间隙、导向和定心,测量的孔径准确、客观和快速。图4、图5分别是大小不一样的电子塞规结构图。尾线部分连接测量的显示仪器,每个都配有两个上下限环规(见图6),图7是快换测头。 图7 快换侧头 使用时,测量时电子塞规测头应处在导套直径方向上,若导套直径偏离测头轴线方向,则测量的是弦而不是工件的直径,如图8所示。其产生的偏心误差可用下式表示: 图8 综合以上分析,对于单个小公差孔径尤其H7级及以下的,对于壳体类的检测建议像取力器这样的小件可以用气动量仪检测,这样成本相对较低,比塞规更适合;而像大壳、离壳等大件壳体类零件使用OD规检测更方便快捷。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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加工中心主轴撞刀后,大家都说应该这样解决

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:撞刀,内撑块,刀柄,夹具设计 在夹具侠的数十个微信社群中,每天都产生着很多新鲜的思路借鉴,大家在群内提出问题后,大牛们都会纷纷来发表自己的见解,互相借鉴思路。 (左)夹具侠不同主题的讨论社群 (右)夹具侠社群关于刀柄的使用讨论 (添加小编微信号bbRichard2018,即可加入对应的群聊,一起探讨技术!) 提问&解答 以下4个问题分别是高效加工制动主缸的方案、加工中心主轴的撞刀问题、内撑块的材质、刀柄精度的讨论,一起来看看提问之后社群大牛们都是怎么解答的: Q1 如何高效加工制动主缸 问题详情:不考虑车床的情况下,利用现有设备加工制动器,制动主缸空及安装面要求较高。暂时考虑所有工序在加工中心上完成。 A:可以考虑复合镗刀,使用两孔定位的方案。 B:一序准备加工缸孔安装面孔上图红色区域: 二序两安装孔定位 加工进放油孔,红色区域面都是两个方向: C:安装面跟那个外圆用铣削的话,那个面跟外圆精度要求比较重要。 D:圆垂直度同心度大概都是0.02左右,面要求也是,要考虑节拍问题。 Q2 加工中心主轴撞刀问题 问题详情:加工中心主轴撞刀过后主轴不转动,输入代码同样不转动,具体的原因和解决办法是? A:可能是皮带、联轴器、轴承等部位损坏, 可以一一排查。 B:试试关机1分钟重启,关电状态手动转主轴是否可以。如果主轴断电情况下手动无法旋转,则可能主轴轴承抱死,需维修主轴。 Q3 内撑块的材质分析 问题详情:如图所示的这种内撑块用什么材质好一些,目前做的钛合金的效果不太好,斜面20度左右。 A:弹簧钢淬火,大约HRC45--55,效果好。 B:热处理到55度左右。 C:这种结构挺好,零件中间悬空的,用几个这个效果很好,零件还不怎么下拉。 D:来点小圆角,加个开口挡圈,在拆卸的时候会带砌块上来。 Q4 关于刀柄的精度讨论 问题详情:热缩刀柄比液压刀柄之间的比较: A:精度差不多,加持力差不多,刚性这个不确定,个人认为刚性是液压的要高。液压价格贵,高速下动平衡能力略微不足,在干切高发热量零件的时候稳定性不足。 B:液压刀柄精度高,刚性好,操作方便,普遍用于精铰刀,深孔钻,大多刀具做切削展示时也基本选用液压刀柄,特别是铣刀动态铣,或者大切深侧铣,目前精度最高的应该是冷压刀柄。 C:热缩最大优点就是干涉避让,普遍用于复杂模具加工,和多轴加工。可达性好,精度也不错,加持刚性也是可以的。 像这样有关工件加工方案、刀夹具使用、加工问题的讨论,大家都会在夹具侠社群内互相意见。所以如果你也有问题想要互动,或者一起来交流借鉴大家的经验,就赶快添加小编微信号:bbRichard2018,开始交流进步之路吧! 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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曲轴表面不够光洁?先预防,再解决

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:曲轴,机床,工艺 曲轴的工艺精度要求很高,使用过程中对光洁度要求也十分高,微小的铁屑就会造成轴颈划伤,导致一系列使用问题。 Part.1 曲轴加工的分析 曲轴是轴类零件,加工流程遵循一般的轴类零件加工流程,而在加工过程中,毛刺是影响表面光洁度的重要因素。 易产生毛刺的部位 加工中,曲轴上的毛刺主要集中在以下几处: 铣键槽时键槽边缘产生的毛刺;油孔倒角时产生的锋利翻边;直油孔和斜油孔交叉处产生的翻边;法兰端螺纹孔攻螺纹到出口时产生的翻边;发信盘螺纹孔攻螺纹到出口时产生的翻边。此外,所有的加工表面边缘过渡处也都会存在微小的毛刺。 Part.2 曲轴表面精度的保证 之前夹具侠分享过各种去毛刺(详见:用天然气爆炸去毛刺?细数工件去毛刺的几种方法)的方法,而这些方法在实际使用中的情况是怎么样的呢?这里就以曲轴为例。 曲轴机械去毛刺法 1)键槽边缘的毛刺使用圆状毛刷进行去除,加工后会在芯轴表面留下轻微的划痕。由于芯轴表面精度要求不高,轻微的划痕对装配精度没有影响。 2)发信盘螺纹孔出口在平衡块上是毛坯面,也可采用毛刷去除毛刺。 3)油孔周围的轴颈表面精度要求高,所以倒角边缘的毛刺需使用角度更大的倒角刀进行重复加工,去除边缘的毛刺。 ▲油孔交叉孔的处理 4)油孔交叉处在油孔内部,且翻边粘接性强,毛刷无法刷掉,故需使用专用的刀具去除毛刺。 5)法兰端螺纹孔出口靠近第五主轴颈,使用毛刷容易划伤轴颈表面,可以采用专用刀具去除毛刺。 ▲法兰端螺纹孔的处理 曲轴高压水喷射去毛刺法 高压水喷射去毛刺法的原理是利用高压水(30~50 MPa)的冲击力去除毛刺,设备类型分为工件移动式和喷嘴移动式。其优点是环保、效率高,适合大批量的生产线;其缺点是:难以去除较厚的毛刺及高强度材质的毛刺,对结构复杂的内腔毛刺去除效果不够理想,工作时消耗功率大。  ▲曲轴高压清洗处理 对于曲轴各加工表面的微小毛刺,可采用高压清洗工件进行去除。具体方法是先对整体表面进行高压清洗,然后针对容易有毛刺产生和铁屑堆积的部位进行局部高压清洗。 Part.3 如何减少毛刺的产生 在实际生产中,我们还可以通过工艺优化减少或杜绝毛刺的产生。 优化实例 通过参数验证,我们发现提高键槽加工时的进给速度可以减少键槽边缘翻边毛刺的产生,当进给速度提高到300mm/min时,加工后的键槽边缘没有能目视到的毛刺。 ▲键槽不同进给下的状态 法兰端螺纹孔出口毛刺主要是钻头钻尖磨损后加工产生的翻边,尤其是加工锻钢曲轴时翻边十分严重。通过优化钻头头部角度,由120°改为140°,钻尖增加倒角,以降低钻尖磨损速度,从而能够减少翻边毛刺的产生。钻头优化前后加工情况对比如下图所示。 ▲钻头角度改变带来的效果 在曲轴加工过程中,毛刺的产生是不可避免的,如何选用高效的去毛刺方法,了解毛刺产生的原因十分必要。虽然毛刺无法避免,但实践证明,通过过程工艺或优化工具可以减少毛刺的产生。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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避免不合格产品的方法:夹具优化与测量改进

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:夹具优化,机床,金属加工 加工中产生失效时,可能是由于夹紧变形量过大引起的,考虑解决措施时不仅要从夹具自身优化来解决问题,也需从测量角度分析解决来回避夹紧变形而导致的不合格。 加工方案详解 此次加工的发动机缸体总成为平分式结构,缸体材料为灰铁,框架材料为铝合金。 加工/夹具方案 销孔加工工艺按照正常的钻、扩和铰加工工艺规划执行,所述工序还包括半精加工缸体曲轴孔、铣缸体前后端面及钻攻前后端面螺纹孔系等内容。此工序是发动机机加工生产线的关键工序。缸体材料为灰铁,框架材料为铝合金。 图1 夹具方案 缸体销孔测量 为了得到更精确的位置准确度,在规划时选择三坐标测量机对销孔位置度进行检测。为了减小基准转换的累积误差,以加工时的定位面和定位销孔为测量基准,测量缸体总成顶面的销孔1H1、1H2孔。 分析影响因素并解决 此生产线为新产品改造生产线,在调试过程中出现缸体总成顶面销孔位置度CMK数据不合格问题,过程中甚至出现试切件销孔位置度超差的情况。需同时对销孔圆度、直径及表面粗糙度等进行检测分析找出工件的变差原因,并采取措施消除异常变差,预防再次出现销孔位置度不合格。 在实际生产过程中,这些异常的变差包括刀具、工艺参数、机床精度以及夹紧变形等,均可能导致销孔位置度出现不合格。现对上述原因验证方法及解决措施进行总结,如表1所示。 优化夹具 一般来说,工件夹紧变形量大是由夹具夹紧压力过大或工件自身刚性不足导致的,此外夹紧点与支撑点不对应、夹紧点位置不理想以及辅助支撑力不足会影响工件夹紧变形量,而更改优化夹具定位支撑是解决办法之一。 1)加大辅助支撑缸直径 为了改善夹具在夹紧状态下的整体刚性以及夹紧变形量,更换原有辅助支撑缸,直径由原来的Φ12mm改为Φ30mm,支撑面由小面支撑改为大面支撑,减少支撑缸夹紧力大小不足导致的变形量。 2)调整夹具夹紧动作顺序 在测量夹紧变形的过程中,工件理论上的变形量应该是一致的,但在实际测量中各部位夹紧变形量出现了较大的波动且相差较多。通过对夹具动作顺序的监控发现,夹紧动作各步骤间的动作间隔时间过短,本应后动作的油缸提前到和前一油缸一同动作,甚至提前动作,导致夹紧变形量过大。通过更换夹具顺序阀、清理疏通液压油路以及调整顺序阀流量控制,使各步骤间的动作间隔能明显目视区分,解决了由夹紧动作顺序错乱导致的夹紧变形。 另外针对工件夹紧变形量,我们也可以通过检测以确定其大小及变形位置来再现失效状态。通常情况下要求工件压紧处的工件变形量不大于0.02 mm,其变形量大小在新夹具设计时需要根据产品加工尺寸精度来确定具体要求,某些精加工会有更高的要求。 此外,由于毛坯自身结构及材料设计原因,铝制框架面为定位面,主夹爪的夹紧点在铝框架上,铝框架自身变形更易导致工件整体夹紧变形,所以在设计工件时要结合生产实际,考虑加工过程中的可实施性。 优化测量采点位置 对三坐标测量采点位置及方式进行分析,通过验证发现,若工件加工时产生夹紧变形,则测量基准定位面会产生轻微的塑性变形,虽然对工件整体尺寸近乎无影响,但对高精度的测量却影响很大,尤其是以此面为测量基准面,导致加工基准定位面与三坐标测量采点基准定位面发生偏差,测量的基准面不是实际定位基准平面。 图3  优化测量采点位置 针对此问题,通过优化测量采点位置(见图3),由原来的整个底面均布采点改为选取与夹具各定位块重合位置集中采点方式,使三坐标测量采点位置与工件定位时同夹具接触的位置有效重合,消除测量基准面的自身变形导致的测量误差,这样进一步降低了工件夹紧变形导致的缸孔销孔位置度不合格率。 其他建议项 产品设计:在设计可行的情况下,应尽可能地选用同种材料,这样既可避免弹性或塑性变形对加工及测量引起的影响,也可以减小铁铝混合材质对刀具刀片加工的严苛要求。 夹具设计:夹具在设计之初,应考虑到工件不同材料的弹性变形,有针对性的设计并避开工件易产生变形位置,考虑工件定位夹紧姿态对实际加工的影响。此外,针对工件中存在的铝材质框架,需尽可能避开以软材质作为整个工件的定位支撑以及夹紧面,以减小软材质变形对加工的影响。 缸体是发动机所有零部件的装配基体,而缸体上的销孔则起着连接定位发动机其他零部件的重要作用。销孔位置出现偏差,各零部件间配合不到位将直接影响汽车发动机的输出功率、密封等性能。通过多方面来控制一个失效原因,对于降低企业成本、保证产品质量和提升企业的竞争力有着十分积极的意义。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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夹具形式选择、设计、加工……整套设计流程的做法

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:夹具设计,选型,发动机 加工中心是汽车发动机行业使用量最大的加工设备之一,下面详细介绍了工艺人员设计和制造某加工中心夹具的全过程,包括夹具形式选择、夹具设计和夹具加工等。 选择夹具的形式 为了选择适合的夹具,首先需对已知形式的夹具的优缺点进行对比分析。如下表所示各种夹具形式的优缺点,根据周期等条件,最终选择液压自动夹紧外接油路形式的夹具。 设计夹具的细节 设计的总体思路为便于装夹、降低操作难度,装夹后位置可以满足产品所要加工内容,最大程度减少夹紧变形,便于油路排布等。 第一套夹具(铣顶面) 零件安装姿态如图1所示。由于零件装夹时需整体抬起安装于夹具上,为降低劳动强度,选择横向装夹。 图1 加工顶面时零件安装状态 将产品安装后的最边缘贴近于工作台最边缘,使产品选用固定尺寸铣刀后能得到有效加工的前提下,离操作者装夹位置最近。 第二套夹具(加工底面的槽及孔) 零件安装姿态如图2所示。零件定位点为侧面直角方向的三处毛坯基准,以及底面三处毛坯高度基准。 图2 加工底面的零件安装姿态 为便于装夹,使产品可以平移进夹具,以减少操作者拿取产品的劳动强度,选择顶面为定位面,纵向装夹(如果横向装夹,操作者需将产品抬高过于油缸再落入夹具支撑上,增加难度)。 夹具体的设计 在设计夹具体之前,要先考虑好零件加工使用的机床,以便根据机床的工作台间距设计夹具体上螺钉孔安装位置。 夹具体的大小须满足工件装夹需求,但不可过大,防止在工作台未移动到极限位置,工件加工部位没有移动到位时,就因为夹具体与机床轮廓接触而发生干涉现象,进而导致零件无法有效安装加工。同时夹具体的外侧边缘距离机床门距离应尽可能近,使操作者拿取工件时距离最近,用力最小。 油缸的选用及设计 按照简单可靠的思路,油缸选择压紧式单动油缸。压紧形式为上下压紧(由于零件整个加工过程中没有定位销进行限位,所以防止零件压紧过程中发生移动,不能选择旋转式压紧结构)。油缸型号根据油缸的夹紧力及外形尺寸选择。 图3 油缸座设计 油缸座设计 外接油路需设计油缸座,以模拟油路在夹具子板中的走向,实现油压夹紧。为便于夹具外接油路走向规整合理,油缸座上进出油口同侧油缸设计方向选择尽量一致,并考虑油管接头安装拆卸方便。油缸座设计如图3所示。 另外,油缸座设计时需综合考虑安装油缸后的安装高度。基本原则是其高度要适用于所加工零件的安装高度和加工行程,并考虑防止由于过高而造成的装夹困难,还有油缸组件过高时定位支撑装置高度的相对增大。 定位方案及装置设计 定位精度对尺寸精度非常重要,而且定位好坏还关系劳动强度和装夹效率。 第一套夹具(加工顶面) 由于本套夹具只加工顶面,因此只需保证高度方向的定位精度即可。如图4所示,定位时采用顶面三处毛坯基准为高度基准,同时设计三处辅助限位装置(图4中方形框),便于零件装夹及零件限位,防止零件装偏。 图4 加工顶面夹具 三处辅助限位装置高于零件外轮廓,与零件边缘约2mm位置,起到限位作用。高度基准结构设计如图5所示,三处高度基准的平面度保证在0.02mm以内。 图5 夹具高度基准设计 第二套夹具(加工底面的槽及孔) 第二套夹具,按“六点定位原理”设计,底面为高度基准,两侧面的三处毛坯基准如图6所示。另外,为便于装夹,设计了一处限位装置(图6长方形框所示),为保证侧向定位精度,设计了一个辅助夹紧装置用于侧向夹紧(图6带凸起的长方形框所示)。 图6 加工底面夹具 定位装置(支撑)设计方案 定位装置(支撑)结构与第一套夹具的高度基准结构相同,第一套夹具(加工顶面),无特殊要求,支撑结构共三处,高度差0.02 mm;第二套夹具(加工底面的槽及孔),为便于装夹,支撑结构共9处,其中6处支撑高度一致,用于定位,另外3处略低,用于保证装夹便利性(第二套夹具采用工件平移上料方案,如果只有3个支撑,由于缸盖上孔较多,平移时容易被卡住)。 压板设计 按照成本最小化、结构简单化和通用性最大化的原则,压板设计如图7所示。 图7 压板设计 左侧压板设计了压头安装装置,便于更换调整;右侧压板根据零件结构限制设计成圆弧头部,减少干涉。 根据夹具方案,加工时直接使用加工缸盖的机床加工夹具,加工后直接进行安装调试;夹具加工时定位销孔一次性加工完成,保证定位销孔相互间位置精度;螺纹孔攻丝时选择使用通用高速钢丝锥攻丝,然后使用手动丝锥攻各尺寸螺纹孔。这样的方案下来,产品质量满足要求,说明夹具结构和精度合理。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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它在制造中同样重要——装配线上的随行夹具与柔性化思路

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:装配,随行夹具,柔性化 装配制造是产品生命制造周期的重要组成部分,是实现产品功能的主要制造过程。在汽车动力总成装配制造中,装配成本占到总成本的40%,装配工作占全机生产工作的一半以上,因此发动机装配是整个发动机制造过程的龙头。 传统的装配设计采用2D图样、工艺文件、人工装配和刚性工装等,使得动力总成装配设计受限,刚性强,柔性化程度不高,造成投入成本增高。 Part.1 参数化建模及应用数据库 柔性化制造技术要从产品的设计开始,因为柔性是相对柔性,不存在万能的生产设备。所以柔性化制造技术对于产品设计的平台化、模块化和标准化要求都十分重要,产品设计要重点考虑工厂的局限性,这些是柔性化制造技术的开端和基础。 参数化建模 对于柔性化装配过程中的标准和通用零件(如夹具定位销、规制块和夹钳等),根据其规格尺寸建立表格,通过数字化软件进行参数化建模,并建立标准件库,有效缩减了建模的时间。 ▲参数化设计 应用数据库 在数字化软件仿真环境中,通过数据接口,调入建立装配工位所需的各种CAD模型,如工作台、产品和工装夹具等;在数字化软件模块里可以从可查询的资源目录中装载各类装配资源;通过数据库的应用,提高设计效率,使装配零件更具通用化和柔性化。 Part.2 汽车产线案例背景 乘用车总装车间:根据产品规划要求,现有的整车装配线需要满足S系列与A系列车型的混线生产,同时总装车间发动机分装线需要满足371/372/472三款发动机总成混线装配生产,以满足两款车型共线排序生产的需求。 发动机车间:371/372/472三款发动机总成不在一条装配线生产,为满足总装车间的混线排序生产的需求,提升发动机车间的生产效率,371/372/472三款发动机总成需要实现共线排序的生产。 物流配送:原有的371/372/472动力总成转运器具是非通用性器具,总装发动机装配线边的物流区域无法满足三款发动机总成的存放,而且制约了混线排序生产效率,易造成停线。发动机车间由此会增加物流的存放面积及增加物流转运压力。 Part.3 动力总成柔性化装配设计 数字化装配设计 ①产品数模的区域分析:通过对三款发动机数模进行区域分析,初步确定支撑点位置。产品数模的区域分析如图所示。 ▲产品数模的区域分析 ②装配工序创建及工序数据的拆分:利用数字化软件对动力总成装配工序进行仿真模拟,确定每款发动机装配及拆分顺序。 ③装配动作的三维仿真:利用数字化软件对动力总成装配动作进行仿真模拟,确定每款发动机装配动作相互间的关系。 ④动力总成装配托盘建模:根据产品装配工序、动作的分析模拟,建立托盘数字模型。 ▲动力总成装配托盘 ⑤动力总成与托盘装配仿真模拟:在发动机总成装配过程中,发动机机型差异件较多,零件分布密集,装配空间相对狭小,因此在整个发动机装配过程中,极有可能出现工具与静态设备(工件、定位座和夹具等)之间的碰撞或干涉,通过产品数模与托盘数模之间的装配仿真模拟,可以检测各支撑点是否合理、过程中是否有干涉等。 工作原理 整体动力总成装配托盘在装配线线体上输送旋转,通过三款发动机SE分析确定公共点,根据公共点设计固定支撑点。 ▲动力总成装配线改进前后 考虑到动力总成装配顺序和装配重心等因素,确定重合支撑点,通过设计活动支撑柱、扳倒底座和转动销等设计柔性化支撑立柱结构,接着设计定位销,保证发动机放置的一致性,以及动力总成装配过程中的晃动等问题,从而最终满足三款发动机的柔性化装配的目的。 Part.4 动力总成转运托盘设计 动力总成转运器具装载的是发动机车间装配完成的发动机动力总成(发动机和变速器),考虑现场物流转运方式、物流存放空间和柔性化等因素,器具包括通用框架和托盘。通用框架具有堆垛、柔性化和减少物流存放空间等优点。托盘可以拆卸,方便以后的车型切换。 设计细节 ①通过前面动力总成装配托盘的设计,确定了三款发动机的支撑点位置。 ②动力总成转运器具装载的是发动机车间装配完成的发动机动力总成(发动机和变速器),在原有的发动机支撑点位置的基础上,确定变速器的支撑点位置(通过数字化模拟仿真确定)。 ▲动力总成转运器具 ③确定器具托盘方案后,经过三款动力总成吊装模拟、检查干涉和碰撞等,设计导向杆,方便起吊。 ④设计外框架模型,与托盘和动力总成做模拟仿真分析,检查每款动力总成之间是否存在干涉、碰撞及能否实现混装。 工作原理 考虑到器具的转运方式等因素,托盘上的支撑组件不易采用活动扳倒结构,必须采用固定结构,保证动力总成在转运过程中稳固可靠。 ▲转运托盘 动力总成在吊装过程中为了方便和保证质量,导向杆起到多款不同发动机在起吊过程中导向限位及员工目视参照的作用,方便动力总成落入规定的支撑点上。发动机和变速器支撑单元保证了转运过程中的动力总成稳定。 Part.5 柔性化生产设计与应用实例 柔性化线可以把不同平台的车型在不同的产线之间实现任意调换,减少销量需求变化对生产线产能的影响,保证不同生产线之间的产能平衡,提高生产线利用率。 工艺规划——制定生产线分区原则 一级总成(主线及下部线):车身骨架总成和车身下部总成;二级总成(分装总成大工位):发动机舱总成、前地板总成、后地板总成和左右侧围总成;三级总成(各级分装小工位):前纵梁轮罩总成、前挡板总成和后纵梁总成等。 ▲产线分区 夹具设计与应用 1)随行夹具的应用 随行夹具是依据现场的生产管理系统(G-MES)的指令车型结合设备PLC控制程序进行自动调用,在相应的人工装件工位设置有电子显示屏,通过预先的编程来显示装件车型及状态,最终实现人工装件与随行夹具切换的匹配。焊接作业由机器人自动完成,拼接后分总成件再由机器人抓取通过输送系统输送到下道工序。因此,这种柔性方式可实现任意平台车型在同一条生产线上按照规划预定的生产模式实现共线生产。 2)机器人拼装工位应用 机器人拼装工位的多车型柔性:发舱总成、前/后地板总成通过空中EMS排序输送到拼接工位,机器人切换抓手来实现对应车型分总成的抓取上件,装件完毕后机器人切换焊钳完成焊接;焊接好的下部总成通过一个七轴机器人抓取放置到主线台车系统中,此七轴机器人也是通过切换抓手来实现柔性生产。 ▲机器人顶盖工位应用 顶盖工位:通过定位夹具(抓具与定位夹具一体)的切换,来实现多车型柔性生产。 3)自动送料与机器人抓手应用 门槛总成上件工位:由于门槛总成形状为细长条型,我们采用竖向悬挂的自动送料机构,多车型柔性生产,可以采用一个车型对应两个自动送料机构(左右各一个,图9为四车型混线),通过机器人切换定位抓手的形式来实现。 ▲工位应用 现阶段的柔性化已从设备自动化的“量优化”向“质优化”转变。柔性化制造是从企业的长期战略考虑而产生的一种生产与经营决策。通过以上动力总成的柔性化装配设计可以看出,生产柔性化不仅是单一的技术问题,还涉及到企业管理的各个方面,只有将与之相关的生产、物流、质量和成本等系统都考虑在内,这个总的柔性生产系统才能良好运行并发挥最大的效益。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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不用再为过定位烦恼,这两个案例提供分析解决思路

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:过定位,夹具设计,机床 在加工中,常常会遇到一些工艺加工过程不能满足工件要求的加工精度,而且产生的原因还比较隐蔽,不易排查。而在走了许多弯路之后会发现,也许是“过定位”的影响造成了上述现象。 Part.1 过定位的产生 要实现工件在机床上相对刀具占据一个正确的加工位置,必须做到三点: 工件定位三要素 ▪使一批工件在夹具中都占据一致的,并且是正确的加工位置。 ▪使夹具在机床上占据正确的位置。 ▪使刀具相对夹具占据正确的位置。 要使工件在夹具中占据正确的加工位置,就要在空间直角坐标系中,通过合理的布置定位元件限制工件的6个自由度。 完全、不完全定位 工件在机床夹具装夹中正确的定位方式有两种:完全定位和不完全定位。工件定位时,其6个自由度全部被限制的定位称为完全定位。工件采用这种定位方式使其在空间占有一个完全确定的位置。 不完全定位是指,如果工件根据该工序加工要求只需要限制其部分自由度,虽然工件在空间不占有完全确定的位置,但不影响该工件加工要求。工件定位时应采用完全定位还是不完全定位,主要由该工序的加工要求和定位稳定性来决定。 欠定位、过定位 工件加工中定位常出现的异常现象有两种:“欠定位”和“过定位”。工件实际定位所限制的自由度个数,少于按该工序加工要求必须限制的自由度数目称为欠定位。欠定位出现,将无法保证加工要求。 工件定位时,如果出现两个或两个以上的定位支撑点重复限制工件上的同一自由度则称为过定位。 过定位会导致重复限制同一个自由度的定位支撑点之间产生干涉现象,从而导致定位不稳定,破坏定位精度,造成工件或定位元件受力变形,甚至出现部分工件无法安装的情况。 Part.2 过定位的影响及解决方案 下面主要以两个比较典型的过定位实例来进行详细分析,过定位对加工精度的影响及解决方案。 变速器细长杆加工案例 变速器横向换挡杆的加工属于细长杆(直径约30 mm,长度388 mm)的加工范畴,由于加工、装夹过程中易变形、易弯曲,因此此类工件在机械加工中属于难加工件。加工后径向圆跳动很难保证工艺要求,长期以来横向换档杆的热前车工加工要保证0.05 mm的径向圆跳动一直很困难,而且非常不稳定,按原工艺加工常常有部分件超差,要进行二次返修。 工艺分析 为了保证工艺要求,先前一直在精车工序之前增加一道半精车工序,虽然径向圆跳动比按原工艺加工有所改善,但还不时出现不稳定的情况。甚至出现过因径向圆跳动超差被退回的事故。在增加了热前软磨工序后,由于磨削加工效率低,不能满足不断增长的生产任务要求,工艺部门也曾按热处理车间的校直情况,把热前径向圆跳动放大到0.08mm,但是热后还经常有磨不圆的现象。 过定位的原因 经过一系列原因排查后的结果显示,自车软三爪的装夹长度过长,有可能出现过定位现象。从6点定位原理及我们实际加工工件的定位要求来说,我们应该限制X移动、Y移动、Z移动、Y旋转和Z旋转,而不应限制X旋转。 现在我们来分析改进以前的定位方式,三爪的装夹长度为25~30mm,我们可以把这种定位看成一个长套外圆定位,限制的自由度为Y移动、Z移动、Y旋转和Z旋转,再加上端面一个支承点限制X移动,已经满足我们加工中需要限制的5个自由度。因零件为细长杆,如果不加任何辅助定位,悬臂太长,由于切削力的影响,会产生让刀,车出较大的锥度,所以另一端面必须增加顶尖辅助定位,这样顶尖又限制了Y移动、Z移动(因顶尖压力调得很小,故不限制X移动),这样过定位现象就产生了,重复限制了Y移动和Z移动。  ▲工艺改进过程工序 过定位的问题排除 在第二次工艺改进中,将装夹长度改为10mm,可以把这样的定位看成一个短套外圆定位,限制的自由度为Y移动和Z移动,再加上端面一个支承点限制X移动,我们加工中需要限制的自由度为5个,显然现在属于欠定位。增加车床尾座顶尖定位,这样就又限制了Y旋转和Z旋转,既满足了定位要求,又消除了过定位现象。 另外还通过增加一个工艺用槽来减小装夹长度,按改进后的工艺开始加工了20件,结果显示径向圆跳动全部控制在0.05mm以内。据此,通过减小装夹长度,消除过定位,使该产品加工精度最终满足了工艺要求,使长期困扰我们的难题得以解决。 齿轮滚齿加工案例 在齿轮滚齿加工中,国产滚齿机较多采用的夹具结构为下拉杆拉紧压盖压紧工件,定位心轴定心齿坯内孔,上面顶尖顶在拉杆的中心孔内辅助定位的方式来满足滚齿加工的装夹定位需求。 齿轮滚齿加工中的装夹 在设备精度比较好时,这样的装夹定位方式可以满足产品加工的精度需求。 当设备使用几年后精度稍有下降,问题就出现了。曾有一个品种的齿轮加工过程中,连续3个月的不合格率居高不下。经逐一进行现场检测,最终确定了3个影响齿部加工精度的原因: 1)滚齿加工前定位面没清理干净。 2)滚齿加工夹具心轴径向圆跳动偏大。 3)机床顶尖与机床旋转中心不同心。 前两个问题很快就得到了解决。可是导致原因3的因素是由于设备长期使用精度下降造成,很难修复。另外有一种方法是去掉上顶尖的辅助定位。但后来实践证明,如果去掉此辅助定位由于滚齿切削力较大,夹具仅靠下拉杆拉紧会因旋臂过长产生让刀现象。 对存在的问题进行过定位分析 经分析发现,设备精度较好时机床顶尖与机床旋转中心的同心度可以达到0.01 mm以内,这时这个顶尖的辅助定位功能按六点定位原理分析只是加强限制Z方向移动,并不影响Z方向的旋转。 如若按滚齿加工的定位要求来看,应限制的是X移动、Y移动、Z移动、X旋转和Y旋转,只剩下Z旋转一个维度不限制。但是当设备精度达不到要求时,机床顶尖与机床旋转中心不同心,就会限制Z方位的旋转,造成过定位,致使滚齿齿圈径向圆跳动超差。 过定位问题的排除 怎样才能起到辅助定位的效果,又不限制Z方位旋转的自由度呢?经过分析研究,对滚齿装夹方式做了相应改进,如下图所示。将辅助顶尖改为压盖,使压盖只起到限制Z方向移动,并不影响Z方向的旋转,以期实现滚齿加工辅助定位。经过改进后又对该齿轮连续3个月的不合格品进行统计分析,PPM结果显示由原来的8050降为1840,符合预期指标。 由以上可以看出,过定位带来的产品精度问题,经过分析,以减少装夹长度、增加工艺槽、改进辅助定位方式,都达到了消除过定位,使工件满足工艺要求的最终效果。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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制造企业复工后的第一件事,从「生产经济学」展开

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:制造业,复工,生产 突如其来的一场公共疫情事件,把原本应处于节后复工热潮的制造企业牢牢的按在了原处。由此带来的负面影响虽不如第三产业遭受的直接重创,但经此一事,19年本已蹒跚前行的制造企业们,更加需要重视起这门叫做“生产经济学”的学问。 Part.1 什么是成功的加工? 当使用千差万别的工件材料生产各种部件时,企业会采用多种加工工艺。不管什么工艺,都有一个共同的目标,那就是在指定的时间内,以适当的成本,生产出一定数量的、满足质量要求的工件。 生产控制管理的全面性 为了实现这一目标,很多企业采用了一个片面的模型,这种模型首先着眼于选择和应用刀具,然后按照兵来将挡、水来土掩的思路解决问题。但如果将这种方法反其道而行之,则可以降低成本、提高效率。 企业不能等到问题出现之后再对个别加工操作进行调整,而应致力于首先制定旨在消除不合格零件和意外停机时间的前瞻性预案。建立了稳定可靠的工艺之后,通过运用生产经济学的理念,可以帮助制造商在生产速度和制造成本之间找到平衡。随后,在可靠、经济、高效加工的基础上,企业可以选择能够全面优化加工工艺的各种工具。 Part.2 生产经济学 生产经济学的艺术与科学侧重于确保实现制造工艺的最高安全性和可预测性,同时保持最高的生产率和最低的生产成本。当金属切削工艺和环境安全且可预测时,生产经济学将只关注两个方面:在适合制造商具体情况的产量与制造成本之间找到平衡。 例如,批量生产简单零件时,需要重点考虑的可能是以最低的成本实现最高的产量。相反,在品类杂、批量小的制造环境中生产贵重的复杂零件时,必须重点关注整体可靠性和准确性,其次才是设法降低制造成本。 最大限度缩短意外停机时间 要实现最高的制造资源利用率,需要最大限度缩短停机时间,简而言之就是减少机床不切屑时的时间长度。有些停机时间是必要的和计划内的。这包括用于编程和维护机床、安装夹具、装载和卸载工件以及更换刀具的时间。 在大规模生产中,当开发一个加工工艺时,如果在较长的一段时间内有 50 或 100 个零件报废,这对在该期间生产的成千上万个零件来说微不足道,因此很容易被忽略。 然而,在品类杂、小批量的生产中,这个工艺必须在生产零件前,甚至从一开始就必须精心地开发。品类杂、小批量生产可能涉及小批量的零件生产、一批只有数个零件的生产,甚至只定制一个零件。在这种情况下,几件不合格品就会造成利润和亏损的差异。 微观和宏观 为了实现最佳金属切削结果,传统方法会采用一个片面的微观模型,该模型对个别加工中使用的个别刀具进行了优化。相反,宏观模型从更广的视角来考虑制造工艺。这些模型侧重于生产指定的工件时所需的总计工序时间。 可以从艺术家在作画时的视角来比较微观经济模型与宏观经济模型之间的关系。微观模型专注于个别细节,就像艺术家全神贯注于画笔的个别笔触。而宏观模型则后退一步审视整个的零件生产流程,就像艺术家从整体观赏自己的绘画作品。很明显,虽然需要关注细节,但不能以忽略工作的整体目标为代价。 隐性成本 过于关注细节会导致无法集中精力取得最终的加工成果。例如,借助一个额外的刀具将切削时间缩短了10秒钟,但其设置和转位时间却增加了10分钟,这当然不是明智之举。 同样,想方设法实现超过客户要求的产品质量也会增加成本和生产时间。在这种情况下,人们难免会提出一个近乎严肃的问题:“需要花费多长时间、多少成本才能生产出质量欠佳但其功能依然满足要求的工件呢?” 运营成本 制造成本中的某些要素是固定的。工件的复杂程度和材料通常决定了制造零件时所需的加工操作的类型和数量,工厂机床的采购成本、维护成本和电力成本基本上是固定成本。 人工成本虽然比较灵活,但至少在短期内能够有效地固定下来。这些成本必须由所加工的零件换取的销售收入来抵消。提高生产速度 — 也就是工件转换为成品的速度 — 可以抵消固定成本。 Part.3 与切削“无关”的问题 环保问题和安全问题代表着生产经济学中越来越重要的因素。制造商面临着节能压力。冷却液和切削油的使用和处理受到越来越多的监管且代价越来越高。 切削之外的平衡 对切削条件而言,平衡的方法可以帮助制造商应对这些问题和类似的顾虑。更低的切削速度以及更大的进给量和更小的切削深度可减少切除金属时所需的能源。平衡的条件还能够延长刀具寿命、减少刀具消耗和处置问题。更低的能耗可以减少热量的产生,因此可以最大限度减少加工时使用的冷却液甚至不使用任何冷却液。 要采用生产经济学理念,需要对加工环境进行整体分析并采用与很多现有的金属切削方法相反的思维方式。然而,一旦将这些建议的策略付诸实施,不仅可以节省成本、提高工件质量和实现更环保的生产,还能够在稳定、可靠的整体制造工艺中保持生产率和盈利能力。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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那些令人惊艳的加工瞬间,视频来揭示

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:金属加工,机床,夹具设计 技术进步带来的一大优势就是加工集成化,现在我们甚至可以看到在复合机床上能一次装夹完成车削、铣削、滚齿加工全部流程,另外一些加工技巧的发现也催生了不少新颖的工具,比如特殊刀柄配合钻头,能直接钻方孔出来……具体细节可通过如下视频了解: Part.1 车削、铣削、滚齿加工一次装夹 加工如下图所示的齿轮,主要工序包括车削、铣削、滚齿。如果按照传统的加工工艺,需要多次装夹,在不同的机床上完成不同的工序。而如今在卧式加工中心上,一次装夹即可完成所有加工工序。 ▲一次装夹的复合加工 部分加工流程分析 首先进行的是车削加工: 直接利用主轴的角度进行切换,不必更换设备而进行下一工序的加工: 在同一台机床上进行滚齿加工,以往滚齿程序往往需要专门的齿轮加工设备来进行,而现在已经可以与其他工序融为一体。 Part.2 钻头加工方孔的技巧 之前见过国外的钻头可以加工出方孔,一直不明白是什么原理。不过现在知道了,原来是固定宽度的曲线能够钻出方孔,所以莱洛(reuleaux triangle)三角形形状的钻头可钻出四角为圆弧的正方形的孔。 什么是莱洛三角形 勒洛三角形(reuleaux triangle)是一个宽度相同的凸形平面形状,不管曲线的方向如何。最简单易懂的勒洛多边形,一个定宽曲线。其作法为先画正三角形,然后分别以三个顶点为圆心,边长长为半径画弧所得到的三角形。 ▲勒洛三角形的原理 下图是此类三角形旋转的一个例子,因为这个特点,该类三角形可用于做运输的轮子,搬东西稳定(但由于制作技术要求高,边角不耐磨等原因不常用)。 另外生活中车轮都是圆形的而没有这种三角形的,还有一个原因是:圆形几何中心的稳定性,圆的中轴(过圆心的轴)在圆转动的时候是保持高度不变的,始终是地面往上半径的高度。但是上面的莱洛三角形,它的几何中心是不稳定的,随着图形的转动上下跳动,这样是不适合做车轮的。  以钻头的方式加工方孔的刀柄 以基于钻头的切削方式加工四方孔的刀柄“ICC刀柄”。刀柄可安装在铣床及加工中心等普通机床上。 ▲钻头加工方孔 使用ICC刀柄加工的四方孔,ICC刀柄上安装断面为三角形的工具后进行切削。三角形的各顶点为刀具,其中1个顶点的刀具总是沿着四方孔的周边部分旋转。其他2个顶点虽不经过四方孔的边角部分,但会经过角以外的各个边。 这里使用的专用刀具备有3枚刀片,也就是说,三角形工具在旋转的同时,其旋转轴总是在不停地变化。这种动作就是依靠ICC刀柄实现的。在把机床主轴的动作传递为刀具的旋转运动的同时,实现了与凸轮机构的旋转联动的旋转轴变化。 利用此刀柄进行加工的优势是,不同于放电加工等,可与其他部分的切削加工一样在机床上进行。作为实现四方孔等方孔的方法,还可采用插削加工及拉削加工等,但这两种方式均需要预留孔,拉削加工时还仅限于镀通孔。利用此刀柄进行的加工基本上是钻头加工,因此即使没有预留孔也可加工,也不仅限于镀通孔。 以上一次装夹加工的方法,以及以钻头形式加工方孔的技巧你都看懂了吗,欢迎在留言区留言,和大家讨论下,这两种加工方式的优缺点、或者对这种应用形式的看法。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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看完这两个薄壁件案例,掌握液压自动夹紧机构

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:薄壁,液压,夹具设计,夹紧机构 便捷且高效是工装夹具的重要设计目标,如果能够以简单的结构特征实现工装的液压自动夹紧,将定位和夹紧融为一体,实现快捷的装卸工件等功能,将最大限度的降低装卸工件的时间,提高生产效率。 Part.1 薄壁壳体液压自动夹紧工装 薄壁壳体传统的加工工艺一般为制作复杂专用工装夹具,放于车床进行分序多序加工,分别对工件两端进行粗加工,然后以一端粗加工过的内腔为基准,进行定位,精加工另一端。其中还会设计布置夹紧压板,进行手动装夹以防止工件变形。 壳体工件工艺分析 此壳体工件的主要加工难点在于薄壁局部壁厚为10mm,工件内腔为异形腔体,材料QT500铸件。在装夹过程中极易导致变形。 图 1 如何避免以上所述问题,既能控制工件在装夹时的变形量,将粗精车安排在同一工序,又能快速的实现定位和夹紧,严格保证图样尺寸和加工的稳定性,成为该设计方案构思的出发点。 液压多点夹紧工装 该工装通过内部多点液压撑紧,调整液压压力撑紧力,控制变形量,进行车序加工,能够保证产品加工图样要求,且此可应用于所有普通数控机床,具有很强的适用性。 图 2 1.侧板1 2.缸体 3.侧板2 装夹原理与使用分析 夹具安装前,将整个缸体充满液压油,调整支撑钉通过联接螺母与机床主轴推拉杆大螺母相连接。 图3 4.连接盘 5.底座 6.缸体顶杆 7.拉杆 8.螺塞 9.复位弹簧 10、12.调整支撑钉 11.密封圈 13.联接螺母 工件装夹时,使壳体内腔端面顶靠在调整支撑钉上,当推拉杆向内拉动时,通过拉杆拉动活塞杆向下拉紧,压缩液压油。油道将缸体顶杆顶出,撑紧工件,通过缸体顶杆和调整支撑钉进行定位和夹紧。 图4 9.复位弹簧 16.密封圈 13.联接螺母 14.缸体螺塞 15.活塞杆 装卸工件时,当主轴推拉杆向外推动时,联接螺母推动拉杆向上移动,在液压油、复位弹簧作用下活塞杆向上移动,对工件进行装卸。 Part.2 薄壁套筒液压自定心夹具 气缸套是汽车发动机的核心零件,位于缸体缸筒内,与活塞和缸盖共同组成燃烧室,其几何尺寸、几何公差等精度都有很高的要求。 1.工件工艺分析 在气缸套机加工过程中,将缸套内孔作为最终加工,缸套内孔加工采用专用设备珩磨机,珩磨夹具对气缸套内孔加工精度影响较大,它取决于夹具的夹紧力是否能引起缸套发生变形,夹具所选择的定位面精度是否高。以气缸套结构为例示,缸套内孔的网纹参数、几何尺寸、圆度和直线度等几何公差精度用传统珩磨工装夹具难以保证。特别是厚和薄交接的地方,常常出现以上问题。 图5 气缸套工件  2.随行套夹具的缺点 珩磨内孔工序是在专用珩磨机上进行的,研制前为手动简易夹紧,用螺母手动夹紧+随行套夹具,如图6所示。 图6 螺母手动夹紧+随行套夹具 1.锁紧螺母 2.缸套 3.随性套 4.联接盘 5.定位座 工作原理:将缸套放入随行套,以工件的台阶下端面及缸套上端外圆面定位,螺母台阶面压紧缸套上端面,螺母用敲棍手动锁紧和松开。 用螺母手动夹紧+随行套夹具缺点: ①用手工夹紧劳动强度大,生产效率低 ②夹紧松开慢,夹紧力不稳定。 ③用缸套上端外圆面定位,变形比较大。 ④缸套厚薄交接的地方加工尺寸、网纹参数、圆度、直线度与外圆同轴度不稳定。  3.应用液压涨套的工艺改进 为解决上述问题,使用了液压橡胶套+护套自定心夹具,如图3所示。  图7 液压橡胶套+随行套自定心夹具 1.进油口 2.缸套 3.上压盖 4.橡胶套 5.橡胶内套 6.联接盘 7.隔垫 8.护套 9.定位座 工作原理:将缸套放入橡胶套内,下端外圆面进入护套,以缸套支承肩下端面定位在护套上端面;通过液压油进入橡胶内套,撑开橡胶套,自动定心夹紧缸套上端外圆面。 结构要点: ①缸套上端外圆与橡胶套配合间隙不得大于0.5mm,下端外圆面与护套配合间隙0.03~0.05mm。 ②护套必须在本机自磨,保证自定心精度。 ③为保证不打滑,设计橡胶套时应保证橡胶套和气缸套之间的静摩擦力大于作用于气缸套内径的切削力。 ④橡胶套材料应采用耐油橡胶,有一定的弹性和抗拉强度。该装置主要是靠橡胶套来夹紧和松开工件,具有简单方便、干净、传递速度快、夹紧力柔和可靠及变形小等特点。 对于薄壁壳体、套筒类零件,改进工艺使用液压夹具后,自动夹紧、自定心等功能都很好的解决了加工精度问题,在同类问题中也有很好的适用性。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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2吨重的齿轮夹持也没问题,看看这些方案是怎么做的

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:齿轮,夹持,夹具设计 齿轮加工的方案总是在不断的推陈出新,这次我们又发现了不少值得一看的案例,从整体磨削、到大型工件夹持,都有所涉及,一起来看看: Part.1 齿轮加工整体思路 齿轮磨削作为加工流程中的重要工序,不同类型的齿轮都可能面临着不同的加工选择。 汽车档位齿轮 加工思路:使用可修整刀具进行展成磨削,两个可垂直移动的工件轴安装在可转动的立柱上;在磨削加工一个工件的同时,另外一个工件轴将对加工完的工件进行下料,以及对一个未加工的工件进行上料。 差速齿轮 加工思路:同样使用可修整刀具进行展成磨削,配备两个相同的工件轴,相对立设置在旋转工作台的两边;在磨削加工一个工件的同时, 另外一个工件轴可同步完成另一个工件的下料、上料以及对中校准。 重载车齿轮 加工思路:使用一体化的修整装置和齿轮测量系统,环式自动上料装置,应用辅助轴实现砂轮外径与磨削加工任务的匹配。 机器人齿轮箱 加工思路:采用可修整刀具进行展成磨削或免修整 CBN 刀具进行成型磨削。 齿轮外箱体 加工思路:简化加工流程, 使用一次装夹夹具完成齿廓、内孔和端面的磨削加工。 高精密齿轮 加工思路:对于航天航空等高精要求齿轮,一般使用基于模块化设计的磨齿机床生产,成型磨削外齿齿形,带有齿形修整装置。 Part.2 大型齿轮的夹持思路 普通齿轮的夹持方案大家可能都已经比较了解,但其实大型齿轮的需求也不断在增长,它的夹持思路应该是: 模块化夹持 模块化、快换式的夹具解决方案对于几乎每种齿轮生产都可以应用,在工件更换速度、可靠性都是进步。而且采用模块化概念,对零件、硬件的需求甚少,可最大程度地减少对刀具的利用。  蝶形膨胀夹具技术 大型齿轮需求量的增加表明,重量达2吨的孔类零件的加工的需求量很大。下面这种蝶形膨胀夹具按照自动装料设计,在大中批量工件的生产中效益颇佳。蝶形膨胀夹具的关键点在于它能够对工件进行自动定心。 在夹紧时,在定心过程完成之前夹具不会对工件施加轴向夹紧力。这种定心和夹紧动作分开可使得重型工件(重量高达2吨)的定心精度误差<30 μm。 传统加工中,大型工件的预对中需花费相当的时间和精力,操作人员用铝锤慢慢地把工件在定位环上对准,进行微小的增量调整。蝶形夹具则相反,工件先在一个垫环上预对中,并在之后的夹紧工位自动定心,能够节省高达70% 的工件换型时间。 关于齿轮加工的更多相关案例,你还可以点击以下链接查看: 齿轮夹具案例合计: 齿轮精度还是不够高?试试这几种夹具! 高精齿轮加工的液胀夹持、机械夹持法: 芯轴做不到的薄壁件、齿轮,让它来 齿轮基础知识ppt讲解: 多项资料合集,看懂机械设计中的齿轮机构 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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钛合金+薄壁工件,难上加难的加工问题该怎么解决?

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:钛合金,薄壁,夹具设计 当钛合金遇上薄壁型零件,公认的难加工材料上要加工2mm薄壁,看起来难度似乎也加倍了,不过具体分析后,还是可以有相应解决办法的: PART 01 钛合金薄壁型腔零件分析 1.1 零件尺寸分析 包络盖板零件的最小矩形轮廓尺寸567mmx426mmx56.5mm,整体外观是大圆弧面薄壁型腔结构,圆弧面型腔壁厚均为2mm,两端连接肩厚度6mm。为了保证盖板与箱体按装后的密封性,要求盖板零件安装面平面度0.1mm。 图1 1.2 加工工艺分析  盖板零件的重点加工部位是型腔,难点是解决盖板零件因薄壁的结构特点在加工过程的颤振问题。其整体结构简单,盖板与箱体安装面有较高平面度和表面质量的要求,其余部位尺寸精度和表面质量要求不高,全部加工工序可选择在数控加工中心上完成。 这里选用570mmx430mmx60mm毛坯板料,钛合金薄壁型腔盖板零件加工需要进行3个加工步骤:①凸型腔粗铣、精铣即安装孔加工;②凹型腔粗精铣加工;③安装面精加工。 PART 02 加工工艺与工装方案设计   2.1 凸型腔粗铣、精铣及安装孔加工 加工盖板零件的外形尺寸567mm±0.1mmx426m±0.1mmx57mm,保证所有加工面表面粗槠度为 Ra3.2Um,在厚度方向留0.5mm加工余量,并在大平面上加工4个M16深40的螺纹孔作为凸型腔加工工序的固定孔,4个螺纹孔以大平面的对称中心点为基准,定位尺寸与固定在工作台上的铝镁合金6061工装固定孔相对应,使盖板零件采用“一面两销”的定位方式,用螺钉装夹的方法实现定位与装夹。 图2 粗加工 其次,加工盖板零件的凸型腔和两侧安装台阶面。凸型腔粗加工以及两侧安装台阶面粗精加工选用含钴较高的四刃立铣刀,选取平行铣削曲面粗加工方法如图2所示。在切削过程中,高速工具钢刀具一定要保持充足的切削液,以延长刀具的使用寿命。 然后,凸型腔精加工选用聚晶立方氮化硼球头铣刀,选取流线曲面精加工方法如图3所示,整体误差控制在0.012mm以内。最后,加工安装面上的16个安装孔(均属于螺纹连接孔),选用如0.5mm的硬质合金钻头直接钻孔可达到加工要求。本工序结束后应去除毛刺,锐边倒钝,凸型腔表面进行抛光处理,不能有明显刀痕,以免影响下一工序的定位与装夹。 图3 零件凸型腔精加工仿真 2.2 型腔粗精铣加工与铣削工装 图4为凹型腔粗、精铣加工的铣削工装。将上一工序固定在工作台上的工装加工出凹曲面与盖板零件的凸型腔相配合,工装两侧面与盖板零件两端的安装台阶面相配合,以实现精确定位。工装凹曲面与平面,平面与平面相交的地方进行清根处理,避免毛刺或锐边等影响定位精度。再利用工装两侧10个M10的螺纹孔完成盖板零件与工装的装夹固定。 盖板零件凹型腔粗加工选用挖槽的方法,刀具、切削液和切削参数与凸型腔基本相同。上道工序的4个M16装夹孔在铣削过程中容易引起振动损坏刀具,在切削中需要注意。刀具与铣削参数和凸型腔精加工相同。 图4 加工中需要注意的是: ①盖板零件凹型腔粗加工与精加工中间必须安排一次自然失效处理,完全释放切削加工产生的内应力,防止加工变形; ②精加工装夹时,要前后多次调换盖板零件与工装的配合面,反复修复工装内所有配合面上黑色研磨痕迹,保证定位后的盖板零件与工装配合曲面不能有明显的间隙; ③清除干净工装内清根清角处及配合面上的切屑,避免压伤盖板零件,影响表面质量;④锁紧两侧螺钉时,应左右交替对称旋拧,尽量避免装夹力引起的变形。 2.3 精加工安装面 经检测加工完成后的安装面,造成平面度和表面粗糙度超差的主要原因是刀痕或加工变形等因素,这就需要重新精加工安装面。 图5 定位基准和装夹固定面都应选取盖板零件两侧的平行安装台阶面,首先选择精铣的加工方法,然后选择精磨的加工方法,最后选择研磨的加工手段,并且在加工过程中不断检测。在凸型腔加工工序预留0.5mm以内的加工余量,以达到精度要求。加工完成后经过检验合格的盖板零件。 钛合金TC4属于难加工材料,盖板零件属于薄壁和型腔的结构,实际的数控加工中使用同一个工装,在设计时能与盖板零件的整体工艺相符合;在技术上不仅解决了装夹定位,还能巧妙地克服2mm薄壁加工振颤,避免装夹力过大、防止变形等问题。在加工实践中,合理利用工装可以降低成本,方便操作,省时高效。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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装卸夹具同样重要——看油缸不变形的装夹方法

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:油缸,夹具设计,变形 立式油压千斤顶中的部件总成是千斤顶的基础部分,由底座、油缸、垫圈及钢球等组成,谓之油缸、底座总成,其拆卸的速度十分重要,因此下面就来设计一种快速装卸的夹具结构。 PART 01 千斤顶油缸装卸夹具介绍 油缸、底座装卸夹具的上缸夹具由两部分组成,其一是底座限位部分的夹具,其二是装卡油缸部分的夹具装卡油缸部分的夹具如图2所示。  图1 底座、油缸 图2 千斤顶油缸装卸夹具总成 1.联轴节 2.销轴 3.夹具体 4、8.内六角圆柱头螺钉 5.心轴 6.滚柱 7.衬套 9.衬套盖板 夹具体结构组成: 在整套夹具中,夹具的本体是夹具体,如图3所示,除联轴节外,其他7个零件都是直接或间接装配在夹具体上,联轴节一端与机床主轴联接,另一端通过销轴与夹具体联接,起传递转矩给夹具体的作用。 图3 夹具体 夹具体是一圆柱体结构,体内中部开有台阶形圆柱孔,包括大台阶部、位于大台阶部上部的小台阶部。心轴为阶梯轴结构,小径端设置有一个大倒角,装配作业时便于滑入油缸内孔。 夹具其他结构组成: 衬套结构如图7所示,它与夹具体的下端内孔D1间隙配合,长度略小于内孔D1深度,筒壁上开有3个轴向均布的限位槽,限位槽横截面呈梯形,滚柱装于限位槽中。 图4 衬套 夹具体偏心圆弧部与衬套之间形成用于配合滚动体工作以实现装卸油缸的调节孔,调节孔的截面为月牙形。衬套盖板中部有与油缸配合装配的通孔,通孔下端设计有倒角,装配时利于油缸快速导向滑入,衬套盖板通过3个内六角圆柱头螺钉与夹具体联接,主要作用是限位、支撑衬套及做滚柱组合体。 图5 联轴节 联轴节结构如图5所示,阶梯轴结构,最下端为一方轴,装配时插入夹具体的方孔,经穿过孔D4的销轴完成夹具体的联接,起传递转矩给夹具体的作用,上端大径d2插入机床主轴内孔经穿过孔D5的销与主轴联接。 PART 02 装卸夹具的工作原理及使用 油缸装卸夹具的工作原理 夹具体通过联轴节与上缸机主轴联接,上缸机将动力输出传递给联轴节,联轴节通过其前端的方形轴将转矩传递给夹具体。 图6  夹具工作状态1 1.油缸 2.夹具体 3.衬套 4.滚柱 心轴大径端通过螺钉与夹具体联接固定,另一端装入油缸内。夹具体转动时,心轴随之同步转动,并在夹具体夹紧油缸外壁时,起支撑、承压及传递油缸外壁压力的作用。 夹具体下部设有多段独立的径向向外凸出的偏心圆弧部,偏心圆弧部与油缸之间设有活动限位组件,活动限位组件包括衬套、装于衬套上的滚柱调节孔。 图7 夹具工作状态2 1.油缸 2.夹具体 3.衬套 4.滚柱 夹具体下端内孔为装滚柱及滚柱限位衬套段的内圆面。滚柱行程被小间隙部位限制,只能在大间隙部位左右滑动,不能通过小间隙部位。在夹具体总成转动的整个过程中,通过衬套、滚柱组件中的滚柱对油缸外壁提供压紧力。 图8 夹具工作状态3 1.油缸 2.夹具体 3.衬套 4.滚柱 油缸、底座组件被限位于上缸机工作台上,在油缸底座及油缸组件的油缸完全进入夹具体后,启动上缸机工作开关,夹具体在联轴节的带动下顺时针方向旋转。受夹具体偏心圆弧旋转的摩擦影响,3支滚柱产生一定程度的自转,并迅速靠近、压紧油缸外壁,带动油缸顺时针方向旋转,并通过其外螺纹旋入底座内螺纹,最终实现油缸与底座之间的密封联接。 油缸装卸夹具的使用 油缸装卸夹具是通过上缸机来实施作业的,顺时针或逆时针操纵主轴操纵杆,夹具体可上升或降低到一定的高度并保持其位置不动。 使用前,上一道工序的操作者在生产线工作台特定的区域上放置一组千斤顶底座,然后在底座上按照顺序依次放入密封钢球、钢垫,最后通过手工向底座上装入油缸,经过前面初步组装的底座及油缸组件被传递进入上缸机工位,并被限位于上缸机工作台。 图9 上缸夹具工作时效果 1.联轴节 2.销轴 3.夹具体 4、8.内六角圆柱头螺钉 5.心轴 6.滚柱 7.衬套 9.衬套盖板 10.油缸 11.垫圈 12.底座 经过初装的油缸底座、油缸组件进入上缸机工位后,操纵上缸机主轴升降杆,让夹具体整体下降并接近油缸,油缸通过衬套盖板内孔锥面初次导向及心轴前端锥面的2次导向进入夹具体中,然后起动上缸机主轴旋转按钮。当工作台产生的转矩达到预定值后,主轴旋转开关即自动关闭,主轴停止旋转,工作台及底座、油缸组件绕工作台轴线反向回弹,产生相对于夹具体的一个角度回转,由于上缸机主轴设计设定转速不高,回弹后夹具体、滚柱基本处于无受力状态,操纵主轴上升,就能实现夹具体总成与底座、油缸总成的分离。 该夹具可快速实现油缸入装底座,消除了油缸外壁变形的隐患,实现油缸的高质量的快速装入底座,还可实现油缸从油缸底座上的快速拆卸,而且装、卸后油缸内孔、端部螺纹无变形,可再次使用。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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干货!那些你不知道的螺栓防松设计!

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:螺栓,防松,紧固 螺栓作为夹具中常用的一种工具,应用十分广泛,但长期使用的同时也会带来许多问题,如连接松弛、夹紧力不足、螺栓生锈等。在零件加工生产时,由于螺栓的连接松弛,会影响加工的质量、效率。那么如何给螺栓防松呢? 常用的防松方法有三种:摩擦防松、机械防松和永久防松。 防松目的:能更有效的长期工作;提高相关工件的可靠性。 双螺母 对顶防松螺母原理:双螺母防松时产生两个摩擦力面,第一摩擦力面是螺母与被紧固件之间,第二摩擦力面是螺母与螺母之间。安装时,第一摩擦力面的预紧力为第二摩擦力面的80%。在冲击和振动载荷作用时,第一摩擦力面的摩擦力会减小和消失,但同时,第一螺母会被压缩导致第二摩擦力面的摩擦力进一步加大。螺母松退必须克服第一摩擦力和第二摩擦力,由于第一摩擦力减小的同时第二摩擦力会增大。这样防松效果就会比较好。 唐氏螺纹防松原理:唐氏螺纹紧固件也是采用双螺母防松,但是,两个螺母的旋转方向相反。在冲击和振动载荷作用时,第一摩摩擦力面的摩擦力会减小和消失。 第一螺母(图中右旋)会产生松退趋势,即螺母向左旋转。但是第二螺母(图中左旋)的旋向与第一螺母的旋向相反,因此第一螺母的松退力直接转换成第二螺母的拧紧力。这样,螺母万万不会松退。 30°楔形螺纹防松技术 在30°楔形阴螺纹的牙底处有一个30的°楔形斜面,当螺栓螺母相互拧紧时,螺栓的牙尖就紧紧地顶在阴螺纹的楔形斜面上,从而产生了很大的锁紧力。 由于牙形的角度改变,使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴成60°角,而不是像普通螺纹那样的30°角。显然30°楔形螺纹法向压力远远大于扣紧压力,因此,所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。  施必牢螺纹结构示意图 从下面的图可以看到二个箭头所表示的力均为Pɑ,传统的60°角螺纹的法向压力P=1.15Pɑ;而30°楔形螺纹由于牙底有一个30度角的楔形斜面,其法向压力的角度、大小均有改变,法向压力P=2Pɑ。 这样,30°楔形螺纹与传统60°螺纹,二者的法向压力之比≈12∶7,防松摩擦力相应地增加了。30°楔形螺纹的楔形面还可以消除普通螺纹受力不均匀、脱扣咬死等问题。 自锁螺母 自锁螺母一般是靠摩擦力自锁,咱们上面提到的30°楔形螺纹防松应该属于自锁螺母的范畴。 它分为:用于筑路机械、矿山机械、振动机械设备的高强度自锁螺母,用于宇航、航空、坦克、矿山机械等的尼龙自锁螺母,用于工作压力不大于2atm工作介质为汽油、煤油、水或空气使用温度为-50~100℃的产品上的游动自锁螺母,和弹簧夹自锁螺母。 在螺母与螺丝之间揳入楔子以发挥防止松动的作用 日本哈德洛克偏心式自锁螺母 螺纹锁固胶 螺纹锁固胶是(甲基)丙烯酸酯、引发剂、助促进剂、稳定剂(阻聚剂)、染料和填料等按一定比例配合在一起所组成的胶黏剂。 对于通孔工况:将螺栓穿过螺孔,将螺纹锁固胶涂至啮合部螺纹上,装配螺母并上紧至规定力矩。 对于螺孔深大于螺栓长的工况:需将锁固胶涂到螺栓的螺纹上,装配并上紧至规定力矩。 对于盲孔工况:将锁固胶滴至盲孔底部,再将锁固胶涂到螺栓的螺纹上,装配并上紧至规定力矩;如盲孔开口向下,则只需将锁固胶涂在螺栓的螺纹上即可,盲孔内不需涂胶。 对于双头螺栓工况:应将锁固胶滴至螺孔中,再在螺栓上涂锁固胶,将螺柱装配并上紧至规定力矩;装配其它零件后将锁固胶涂在螺柱与螺母啮合部位,装配螺母并上紧至规定力矩;如盲孔开口向下,则孔内不需滴胶。 对于预装配型螺纹紧固件(如可调螺钉):装配并上紧至规定力矩后,将锁固胶滴入螺纹啮合处,使胶液自行渗入即可。 楔入式锁紧防松双叠垫圈 楔入式锁紧垫圈外表面的放射状锯齿和其所接触的工件表面咬合。当防松系统遭遇动力负载时,位移只能发生在垫圈的内表面。 在楔入式锁紧垫圈延厚度方向的可扩展距离大于螺栓延螺纹可产生的纵向位移。 和现有的其他防松方式截然不同楔入式防松通过夹紧力而非摩擦力来紧固螺栓。 视频资料,建议WiFi观看 已经有120年历史的HEICO-LOCK楔入式防松系统产品包括楔入式锁紧垫圈、RING-LOCK楔入式垫圈和楔入式锁紧螺母,主要材质为碳钢涂达克罗和316不锈钢,254SMO、C276和718等不锈钢材质也有大量应用。 开口销、开槽螺母 螺母拧紧后,把开口销插入螺母槽与螺栓尾部孔内,并将开口销尾部扳开,防止螺母与螺栓的相对转动。 开口销的安装形式如下图: 开槽螺母与螺杆带孔螺栓和开口销配合使用,以防止螺栓与螺母相对转动。 串联钢丝防松 串联钢丝防松是将钢丝穿入螺栓头部的孔内,将各螺栓串联起来,起到相互牵制的作用。这种放松方式非常可靠,但拆卸比较麻烦。 这种防松方法在飞机、火箭经常使用。 单股钢丝一般常用于分布间隔很近的小螺钉群或很不容易达到的地方,如图所示。 止动垫片 螺母拧紧后,将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和连接件的侧面折弯贴紧,即可将螺母锁住。若两个螺栓需要双联锁紧时,可采用双联制动垫圈,使两个螺母相互制动。 弹簧垫圈 弹簧垫圈的防松原理是在把弹簧垫圈的压平后,弹簧垫圈会产生一个持续的弹力,使螺母与螺栓的螺纹连接副持续保持一个摩擦力,产生阻力矩,防止螺母松动。 同时弹簧垫圈的开口处的尖角分别嵌入螺栓和被连接件表面,从而防止螺栓相对于被连接件回转。 热融紧固技术 热融紧固技术,不需要预开孔,在封闭型材下可以直接攻丝实现连接,在汽车行业上使用的很多。 这种热融紧固技术是一种通过设备中心拧紧轴将电机的高速旋转传导至待连接板料摩擦生热产生塑性形变后,自攻丝并螺接的冷成型工艺。 热融紧固连接工艺步骤与过程包括六个阶段:旋转(加热)→穿透→通孔→攻螺纹→拧螺纹→紧固。 视频资料,建议WiFi观看 变色螺栓 智能变色螺栓,确切的说这是一种名叫Smartbolt的感应螺栓,感应螺栓的螺栓头有一个感应盘,你拧的越紧它的颜色越深。 当力度达到百分之九十时由黄色变为绿色,达到百分之百之后就是黑色的了。 预紧 高强度螺栓连接一般是不需要额外施加防松措施的,因为高强度螺栓一般都要求施加一个比较大的预紧力,这么大的预紧力使螺母与被连接件之间产生强大的压力,这种压力会产生阻止螺母转动的摩擦扭矩,因此螺母不会松脱。 下面分享一个螺栓紧固原理详解: 视频资料,建议WiFi观看 以上12种螺栓的经典防松设计,不知道大家有没有学会。当然,在掌握了螺栓的防松设计之后,也要考虑手动装夹螺栓时的紧固方式及拧紧中的扭矩分配(必看的手动装夹方式——螺栓紧固30张图解)。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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机床、夹具都配置后,是该好好考虑刀具的连接了

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:机床,夹具,刀具 精密的机床配合先进的刀具、夹具,可提供出色的金属切削生产率。而刀柄作为切削刀具和机床主轴之间的关键性接口,选择、应用和维护最适合生产需求的刀柄很重要。 在从【RTCP、一次装夹、双转台……这是一份五轴应用说明书】一文中了解了五轴机床的结构及使用,以及【燕尾夹具的再升级,4柱式燕尾夹具长这样】中对于工件夹具的应用分析后,是时候看看刀具与机床之间的连接问题了: Part.1 工件因素影响刀柄选择 影响刀柄选择的因素包括每个作业中工件材料的可加工性以及最终零件的配置,这些因素可确定到达特定轮廓或特征所需的刀柄尺寸。刀柄应尽可能简单且易于使用,以尽量减少操作员出错的可能性。 根据机床特点选择 机床的基本构件起着关键作用——具有线性导轨的快速机床将充分利用专为高速应用而设计的刀柄,而具有箱型槽的机床则为重载加工提供支持。多任务机床可同时完成车削和铣削/钻削工序。 根据加工策略选择 例如,为了在高速切削 (HSC) 工序中或在高性能切削 (HPC) 应用中最大限度地提高生产率,车间会选用不同的刀具,前者涉及较浅的切削深度HHS,后者重点关注在功率充足但速度有限的机床上产生较高的金属切除率。 ▲高性能切削 较低的可重复径向跳动有助于确保恒定的刀具啮合量,从而减少振动并最大限度地延长刀具寿命。平衡至关重要,高质量刀柄应在G2,5-25000rpm质量 (1g.mm) 下达到精密动平衡。 Part.2 每种刀柄的细分市场 无论是简单的侧固式、夹套式、热缩式、机械式还是液压式,刀柄都应符合特定的工序要求。 弹簧夹头和可换夹套 最常用的圆形刀柄技术。经济高效的ER式提供各种尺寸,并提供足够的夹持力,以实现可靠的轻铣削和钻削工序。高精度ER夹套式刀柄具有较低的径向跳动(在刀尖处<5µm)和可平衡用于高速工序的对称设计,而加强型则可用于重载加工。ER 刀柄便于快速转换,可适应各种刀具直径。 热胀刀柄 可提供强大的夹紧力,在3xD处具有3μm的同心度,且具有极佳的动平衡质量。小巧的刀柄设计可以很好地够到棘手的零件特征。 ▲热缩刀柄的加压过程 增强型的刀柄可进行中等至重载铣削,但夹持力取决于刀杆和刀柄的内径公差。热胀式刀具需要购买特殊加热装置,加热/冷却过程比简单地切换夹套需要更多的安装时间。 液压刀柄 与机械夹头相比,使用油压产生夹紧力的液压夹头具有更少的内部构件,因此外形相对更纤细。液压夹头的径向跳动较低,在高主轴转速下可有效地进行扩孔、钻孔和轻铣削,但对大径向负载敏感。 Part.3 主轴的结构特点 主轴或锥形端决定了扭矩传递能力及刀具对中精度,因此对于不同的主轴形态,刀柄也有对应的选择。 刀柄的安装 与刀柄如何固定切削刀具同样重要的,是如何将刀柄安装到机床主轴上。传统BT、DIN和CAT刀柄锥度适用于较小的机床,但在高速加工方面可能会受到限制。与刀柄锥面和端面双面接触的型号可提供更高的刚性和精度,尤其是在大悬伸情况下。可靠传递更大的扭矩需要更大的锥度尺寸。例如HSK-E32刀柄不能在重载加工中替代HSK-A125A。 ▲HSK刀柄的结构 刀柄锥度形式的选择 刀柄锥度形式的选择通常因地区而异。二十世纪九十年代中期,5轴机床越来越受欢迎,HSK正是在这期间开始在德国涌现。CAT刀柄主要用于美国,而在亚洲,BT 刀柄非常受欢迎,并且经常为锥面/端面双面接触的型号。 ▲CAPTO刀柄的内部结构 HSK常用于5轴加工。PSC(多边形夹紧系统:Capto)和KM连接主要用于多任务机床,采用ISO标准。KM和Capto都是模块化系统,允许通过组合接长杆或缩径杆以装配特定长度的刀具。随着多任务机床越来越普遍,能够在一次装夹中实现车、铣、钻等加工类型的刀柄越来越受欢迎。 Part.4 总结 加工车间必须重视刀柄在加工系统中的重要性,并了解如何将正确的刀柄与特定机床、加工策略和工件正确匹配来提高生产率和降低成本。 未来的技术改进将不再局限于刀柄本身。使用软件和 RFID 标签进行刀具管理是基于数据的制造的一个要素,并且正在变得越来越普遍。刀柄技术的进步包括配备传感器的刀柄,可实时监控刀柄上的力。所收集的数据允许操作员在加工过程中对加工参数进行调整,甚至可以通过与机器控制单元连接的人工智能 (AI) 自动调整。这些技术和其他新技术将进一步增加刀柄在加工工序中的生产贡献值。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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RTCP、一次装夹、双转台……这是一份五轴应用说明书

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:五轴,机床,夹具 上期内容中我们分析了五轴机床配合上创造性的夹紧策略,发挥设备优势的思路(链接:燕尾夹具的再升级,4柱式燕尾夹具长这样)。而之所以选用五轴,是因为它是面对异形复杂零件高效、高质量加工难题时的重要手段。 Part.1 五轴加工的特性 一次装夹5面加工 五轴加工中心最大的特点就是一次性装夹可以把五个面都加工。也就是所谓的加工角度避让。如果是联动机床,C轴能够无限制旋转,A轴大约能做到130度旋转。这些设备特性使得加工时不会发生干涉。 这样带来的好处在于一次装夹既可以完成加工,即避免了多次装夹所带来的重复定位误差。同时一次装夹也节约了大量的时间,提高了工作效率。能够减少从产品到发货的时间,减少库存货量。  部分零件的唯一加工手段 目前它也是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽车机轮子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 Part.2 五轴RTCP是什么? RTCP,在高档五轴数控系统里,认为RTCP即是Rotated Tool Center Point,也就是我们常说的刀尖点跟随功能。  不仅是刀尖点跟随 在五轴加工中,追求刀尖点轨迹及刀具与工件间的姿态时,由于回转运动,产生刀尖点的附加运动。数控系统控制点往往与刀尖点不重合,因此数控系统要自动修正控制点,以保证刀尖点按指令既定轨迹运动。 严格意义上来说,RTCP功能是用在双摆头结构上,是应用摆头旋转中心点来进行补偿。而类似于RPCP功能主要是应用在双转台形式的机床上,补偿的是由于工件旋转所造成的的直线轴坐标的变化。其实这些功能殊途同归,都是为了保持刀具中心点和刀具与工件表面的实际接触点不变。  双转台五轴上的RTCP功能 在双回转工作台结构中,第四轴的转动影响到第五轴的姿态,第五轴的转动无法影响第四轴的姿态。第五轴为在第四轴上的回转坐标。 如上图所示,机床第4轴为A轴,第5轴为C轴。工件摆放在C轴转台上。当第4轴A轴旋转时,因为C轴安装在A轴上,所以C轴姿态也会受到影响。同理,对于我们放在转台上面的工件,如果我们对刀具中心切削编程的话,转动坐标的变化势必会导致直线轴X、Y、Z坐标的变化,产生一个相对的位移。而为了消除这一段位移,势必机床要对其进行补偿,RTCP就是为了消除这个补偿而产生的功能。 那么机床如何对这段偏移进行补偿呢?接下来我们就来分析一下这段偏移是怎么产生的。 我们都知道旋转坐标的变化会导致直线轴坐标的偏移。那么分析旋转轴的旋转中心就显得尤为重要。对于双转台结构机床,C轴也就是第5轴的控制点通常在机床工作台面的回转中心。而第4轴通常选择第四轴轴线的中点作为控制点。  “真”“假”五轴之分 数控系统为了实现五轴控制,需要知道第5轴控制点与第四轴控制点之间的关系。即初始状态(机床A、C轴0位置),第四轴控制点为原点的第四轴旋转坐标系下,第五轴控制点的位置向量[U,V,W]。同时还需要知道A、C轴轴线之间的距离。对于双转台机床,举例如下图所示。 讲到这里,大家可以看出,对于有RTCP功能的机床,控制系统为保持刀具中心始终在被编程的位置上。在这种情况下,编程是独立的,是与机床运动无关的编程。在机床上编程时,不用担心机床运动和刀具长度,所需要考虑的只是刀具和工件之间的相对运动。举个例子: 如上图,不带RTCP功能关的情况下,控制系统不考虑刀具长度。刀具围绕轴的中心旋转。刀尖将移出其所在位置,并不再固定。 如上图,带RTCP功能开的情况下,控制系统只改变刀具方向,刀尖位置仍保持不变。X,Y,Z轴上必要的补偿运动已被自动计算进去。 我们常熟的“假”五轴机床在装夹工件时需要保证工件在其工作台回转中心位置,对操作者来说,这意味着需要大量的装夹找正时间,且精度得不到保证。即使是做分度加工,假五轴也麻烦很多。而真五轴只需要设置一个坐标系,只需要一次对刀,就可以完成加工。 下图以NX后处理编辑器设置为例,说明假五轴的坐标变换: 如上图,假五轴是依靠后处理技术,将机床第四轴和第五轴中心位置关系表明,来补偿旋转轴对直线轴坐标的位移。其生成的CNC程序X、Y、Z不仅仅是编程趋近点,更是包含了X、Y、Z轴上必要的补偿。这样处理的结果不仅会导致加工精度不足,效率低下,所生成的程序不具有通用性,所需人力成本也很高。 Part.3 五轴加工实例 这里介绍3个案例,分别是车铣复合加工件、曲轴试制、差速器壳体的改进实例: 产品加工时长有效缩减案例 这是一个关于车铣复合零件的案例,目前仅加工一天就可以完成发货。按照原先的加工方式使用加工中心,工艺上需要至少翻转三次,需要2~3天才能完成。 曲轴加工时间缩减 这是关于曲轴试制的工艺流程改进:大型钢件,属于定制化的零件,所以数量不多。按照之前的传统工艺,批量从锻件做到成品,时间大概需要两个月。 但是使用复合加工机仅需一道即可成型,最后只需要放到曲轴磨床磨削完成最后一道工艺即可。 回避干涉的接近加工方法 这是一个加工差速器壳体的案例。之前车内球面的加工方案是使用特殊刀具,需要人手工把刀具塞进去,然后再将刀架拉过来进行安装。 但是如果使用五轴,直接可以使用普通刀具,并且无需人工塞刀,设备可以自动塞进去,包括装夹时间能减少一半。 视频中展示的就是之前说到的加工差速器壳体中所使用的特殊镗刀,在内球面的加工中运用常规的车床是无法接入的。另外多轴机床值得一提的是,装夹刀柄后也可以是当做机械手使用,可以进行自动的翻转。 其实对于五轴机床来说,它只是我们为了实现加工结果的工具。重要的是我们的工艺决定了选用什么方式加工,并且用合适的工具去完成这套工艺设置,就能得到优质的产品。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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燕尾夹具的再升级,4柱式燕尾夹具长这样

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:燕尾夹具,机床,五轴 成功的工厂都会具有创造性的工件夹紧策略,当购买了高价的五轴机床时,就必须将机床的整体B轴和C轴转盘的优势最大程度地发挥出来。 关于夹具方案的抉择 使用立管来举起传统的虎钳和三爪卡盘所夹紧的部件,可以远离机器直径工作台的表面,使主轴和刀具在以奇数角度定位时能够更好地接近这些零件。 ▲五轴上的虎钳夹紧 专为五轴机床设计的夹具可以在工件毛坯底部所加工的燕尾形型材上进行夹紧。这些燕尾型夹具为重型切削提供足够的夹紧力,并在零件周围提供宽敞的间隙。 ▲五轴上的燕尾夹紧 然而,在某些情况下,即使这些设备也不是安装在五轴机床中最为合适的夹具。定制化夹具才能为某些特定的加工提供价值,主要是涉及紧密特性、真实位置公差和/或大批量尺寸的工件。下面着重介绍两款定制化夹具: ▪第一款是一次可固定4个部件的“四柱”夹具,适用于不同的工件或零件系列,采用燕尾夹紧接口。 ▪第二款被称为包含27个部件,专门用于复杂、大批量的作业。 四柱式夹具-提供更大空间 根据需求所设计的四柱夹具,特点是拥有4个钢柱的铝基柱,每个钢柱都具备一个燕尾接合,这使得夹具可用于各种不同的工件,具有多功能性。 此夹具的首要目的是帮助设备尽快开始加工一个特定的工作:由1215钢坯加工而成的燃料块,且批量订购数量300件以上。这种大批量生产是采用可同时安装多个零件的定制化夹具的主要原因。 ▲图中的夹具有4根柱子,柱子顶端呈45°,当它们被安装在立柱顶部的燕尾夹中时,这在零件周围提供了足够的空间和间隔 这种夹具需要有足够的刚性来处理粗铣工件,但仍要提供雕刻作业和在零件底部钻复合角孔所需的间隔。以45°加工每根立柱的顶部,使工件彼此之间相互延伸,并提供必要的工具间隙,以接触每个零件的所有5个面。 工件毛坯首先预装在VMC上,VMC在工件表面上制造所需的加工工作量最少(或者根本不需要)的燕尾形剖面。一旦毛坯被固定在夹具上,加工四个燃料块的周期时间是2.5 h(不需要去除燕尾形剖面和在第六面进行额外的加工)。 包含27个工件的夹具 由625铬镍铁合金所制成的复杂的波状外形的工件,其批量大小为1000件,这促使工厂设计了包含27个工件的夹具。 ▲这个夹具的圆顶状一次固定了27个零件 在设计过程中,一个类似穹顶的夹具形状被认为可能能够包含更多的零件。与为了提供足够的间隔以45°安装在另一个夹具上的4根支柱上的方式大致相同,将零件安排在一个球形剖面周围可以提供充足的通路,同时使更多的部件能够同时被夹紧。该夹具是由工厂现有的备用钢材所制成的,并被安装在一个矩形立管的顶部。 此夹具设计面临的一个挑战是决定如何最好地在夹具中抓紧毛坯。毕竟从更接近零件净形状的圆料开始是有意义的。因此在每个毛坯中加工了平面,以使米提佰凸轮驱动的夹具能够夹紧它们。每个零件加工两个凹槽,一个用于夹紧装置,另一个用于装圆料。 ▲夹具内所夹紧的异形零件的完整加工的总周期为6h 然后,根据加工情况,将零件分成两排,可以在较低一排装上更多的凹槽(15个部件,相比之下在较高一排中只要12个部件)。加工所有27个夹紧零件的总周期为6 h。之后,零件被安装在VMC上的定制虎钳的钳口中,该钳口加工底面并在通孔的背面钻埋头孔。 为新工件创建定制化夹具,将多个装置合并在一起,在五轴机床上以一次装夹的方式来生产零件,这不仅减少了生产时间,而且提高了零件精度。而且,五轴机床上的方案也可以用于为三轴设备创建更精确的夹具,因为它可以在一次设置中更精确地加工关键夹具的定位功能。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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你还在用老式的夹紧机构吗?

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:机床,夹紧机构,夹具设计 龙门刨床、铣床、镗床等带T形槽的机床工作台装夹工件时,需用相应长度的螺杆与相应厚度的垫块通过螺母对工件进行压紧,夹紧动作繁琐,效率也很低。原因出在那里呢?下面来分析改进一下: Part.1 传统夹紧机构 改进前结构: 图1 1.垫块 2.压板 3.压紧螺母 4.压紧螺杆  5.工件 6.工作台 7.垫片 8.T形块   图2 改进前缺点: ①在加工上平面时,压板压在工件上平面导致不能一次加工成型,须松开夹紧机构后重新装夹,多次装夹效率低下且加工精度低。 ②螺杆长、垫块高必须保持在一定范围内才能夹紧。 ③工件较薄,需垫高工件来实现压紧,高度误差会降低加工精度。 图3 1.可调垫块 2.工件垫块 3.压板 4.压紧螺钉  5.T形块 6.工作台 7.工件 8.垫片 ④装夹不同厚度工件时,需拆下压板,更换螺杆。频繁更换螺杆、拆卸压紧螺母后也容易造成螺杆螺纹失效。 Part.2 新型夹紧机构 新型夹紧机构的原理: 夹紧机构零件组成如图5。具体原理是:将固定块固定在工作台,活动钳口靠燕尾槽和固定块联接,压紧螺钉在钳口的半圆型盲孔内可进行旋转并与固定块上的半圆内螺纹啮合,通过旋转压紧螺钉来夹紧。 图4  图5 1.工作台 2.T形块 3.内六角螺钉 4.固定块  5.活动钳口 6.压紧螺钉 7.内六角扳手  8.半圆盲孔 9.半圆内螺纹 操作顺序: 先将左侧两个夹紧机构固定块压紧在工作台,以压紧螺钉调节活动钳口;然后将工件左侧面与钳口贴合,再装入右侧两夹紧机构锁紧;然后按顺序拧紧压紧螺钉即完成装夹操作。 图6 优点及效益 ①可装夹厚度大于活动块高度。 ②活动钳口斜向夹紧能够保证工件地面与工作台紧密贴合。 ③对工件被夹紧平面垂直度和平面度要求不高。可以一次加工成型,节省装夹时间。 ④可以节省大量的压紧螺杆及压板。 注意事项: 由于4个夹紧点不能同时夹紧,所以有可能移动;仅加工平面没有影响,在加工沟槽或者台肩平面时会造成几何精度误差。对于大而且薄的零件有可能出现夹紧变形,造成加工的平面平面度超差;该机构适用于被加工板料厚度大于活动钳口高度时。 新型夹紧机构,替换了传统的夹紧方式,避免更换工件时的大量操作,进行快速装夹,操作简便。解决了压紧不牢靠、加工精度低、加工过程工件抖动、频繁更换螺杆等重要问题。 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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一次加工多个零件的夹具、编程、机床设置细节

本文为夹具侠整理,转载请注明出处 关键词:编程,机床,夹具设计 似乎大部分的企业都在抱怨同行的恶意竞争,压低价格,提高检验的标准,扰乱了市场秩序,使得自己的公司无法盈利。 不过我们经常看到的场景是: 人事部门整天忙着招聘新员工 管理人员因为新员工的技能不足而心力交瘁 技术人员因为工作时间太长,薪水低而离职 质量检测部门因为人少,交期紧而延长检验周期; 等到发现不合格的时候,零件已经加工了一大半。 业务员因为质量问题,老客户都逐渐弄丢了 新客户因为报价高也迟迟不给订单 企业因为要继续运作而急切需要新员工,这似乎是很多企业的真实写照,可问题究竟出在哪里? 个人产值与产品价值 这一切得从个人的产值说起,只有个人的产值增加,员工的薪水才会增加,才会减少人员的流动,人员稳定了,企业才能更好的发展。企业的资源有限,不可能在不盈利的情况下加薪,所以只靠加薪来减少人员流动显然是不实际的。 对于金属加工行业来说,通过提高工作效率可以明显提高个人的产值,进而使得企业更好的运作。以下办法可供参考: 1.通过培训专业知识来减少加工过程中,机器,工具和人员的风险。 2.优化装夹方式来减少工人的劳动强度,增加必要的防错步骤。 3.花时间来确认机器,刀具和程序的安全性。 4.通过计算整个流程的加工时间,来选择更合适的装夹方式。 5.通过一次加工多个零件来延长程序的循环时间,提高机器的使用率。 6.让机器在工人休息的时候也能自动运行,来减少停机时间。 一次装夹多个零件的加工方法 从操作人员的角度看,一次加工多个零件有哪些方法和注意事项呢? ▪首先是使用更容易追踪的M97(内部子程序呼叫),而不是使用包含多个外部程序的M98(外部子程序呼叫); ▪区分不同工件所对应的工件坐标,方便补正; ▪在更换刀具后一定要记得重新对刀,并把测量值输入对应的位置; ▪还有就是注意及时的添加冷却液和导轨油,空压机也要及时维护。 具体的操作可以用过下面的视频来详细了解: 欢迎点击下方链接资料。 本文链接 若涉及版权问题,请及时与我们取得联系

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