立式雙面數(shù)控鍵槽銑專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

辛百靈 陳桂芳

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南，三門峽 472000)

0 引言

立式雙面數(shù)控鍵槽銑專用機(jī)床是用于加工后橋總成兩端軸頭軸頸上不同形狀鍵槽。因后橋總成形狀復(fù)雜，長度較長，在普通銑床上加工困難，在立式加工中心上加工效率低，成本高，故而許多廠家采用專用機(jī)床兩端同時(shí)加工的工藝方法。為解決專機(jī)單一性弊端，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種可適應(yīng)多品種后橋總成兩端同時(shí)加工的夾具，實(shí)現(xiàn)了專機(jī)的柔性化生產(chǎn)。該夾具由兩套V型液壓定心夾具、一套內(nèi)脹分中扶平夾具組成，很好地解決了后橋總成的定位、夾緊和快速品種切換。

1 橋兩端加工工藝分析

1.1 橋殼中段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

后橋總成是由橋殼中段與軸頭、掛件、附件焊接而成，體積龐大，形狀復(fù)雜，屬薄壁細(xì)長型。定位基準(zhǔn)是兩端已加工的軸頸、中間大法蘭平面及內(nèi)孔。工藝要求在立式雙面鍵槽銑專用機(jī)床上實(shí)現(xiàn)兩端軸頭鍵槽同時(shí)加工。夾具設(shè)計(jì)要有合理的定位夾緊方式，滿足品種快速切換需要。為此設(shè)計(jì)一種滿足該工藝要求的銑鍵槽專用機(jī)床夾具[1]。

1.2 被加工零件情況

加工設(shè)備：立式雙面數(shù)控鍵槽銑專用機(jī)床，機(jī)床結(jié)構(gòu)示意總圖如圖1所示。

1.左加工鍵槽單元;2.床身;3.夾具;4.右加工鍵槽單元

加工零件名稱：后橋總成。

零件基本狀態(tài)：大法蘭孔及面已精加工，端頭鍵槽處軸頸已精加工。

定位基準(zhǔn):橋殼兩端外圓、琵琶孔、琵琶面。

工件材料：Q460C、16Mn、16MnL。

加工內(nèi)容：兩端軸頸鍵槽。后橋總成加工工序圖如圖2所示。

圖2 后橋總成加工工序圖

加工節(jié)拍：件/1.5分鐘。

加工方式：每端采用一把鍵槽銑刀，數(shù)控系統(tǒng)控制徑向和軸向走刀。后橋總成加工示意圖如圖3所示。

圖3 后橋總成加工示意圖

1.3 夾具裝夾工藝分析

(1)機(jī)床對夾具工藝要求：后橋總成兩端軸頭定位軸頸已精加工，定位方式采用固定朝天V型塊，這種定位方式隨不同品種定位軸頸不同而中心高也不同，因此鍵槽銑刀對不同軸頸銑槽位置不同，銑刀的徑向進(jìn)給由數(shù)控系統(tǒng)控制，不同品種編制不同程序；不同品種后橋長短不同，鍵槽軸向位置自然也就不同，要求兩端V型定心夾具沿軸向可調(diào)整；中間夾具要具備上下浮動(dòng)適應(yīng)工件中心高變化，前后浮動(dòng)避免與兩端V型確定的中心干涉，內(nèi)脹中心孔實(shí)現(xiàn)軸向定位，扶平塊扶平大法蘭面實(shí)現(xiàn)角向定位。整套夾具由兩端的液壓V型定心夾具和中間液壓內(nèi)脹分中扶平夾具組成。

(2)定位基準(zhǔn)：兩端V型定心定中心高，中間內(nèi)脹分中法蘭內(nèi)孔定軸向、扶平法蘭面定角向。

(3)夾緊方式：兩端液壓油缸杠桿式壓板壓緊工件外圓，中間液壓自動(dòng)分中脹緊法蘭內(nèi)孔。

(4)加工方式：濕式加工。

(5)工件切換：調(diào)用不同品種程序，調(diào)整兩端夾具位置，適應(yīng)多品種，實(shí)現(xiàn)快速切換[2]；

(7)考慮整體夾具剛性，防止切削振動(dòng)，保證加工精度；

(8)考慮裝卸工件、操作使用的方便性；

(9)充分考慮夾具結(jié)構(gòu)的工藝性，保證加工穩(wěn)定性，方便維修、方便更換定位元件等易損零件[3]。

2 工裝夾具設(shè)計(jì)

2.1 工裝夾具整體方案[4]

通過以上分析，設(shè)計(jì)夾具總體方案如圖4所示。

1.左端V型定心夾具; 2.后橋總成(工件); 3.液壓內(nèi)脹分中扶平夾具; 4.夾具底座; 5.定心夾具調(diào)整裝置;6.右端V型定心夾具

該夾具是依據(jù)橋殼兩端同時(shí)加工的工藝要求而設(shè)計(jì)的[5]，是與立式雙面數(shù)控鍵槽銑專用機(jī)床配套使用的專用工裝夾具。整套夾具由兩部分組成。兩端V型定心夾具1和6用于定位夾緊后橋總成外圓軸頸，工件2品種不同定位軸頸不同致使中心高變化無需更換V型定位塊，而通過加工程序鍵槽銑刀加工位置相應(yīng)變化實(shí)現(xiàn)正常加工；工件2品種不同長度變化致使定位軸頸位置變化通過調(diào)整裝置5拉動(dòng)端夾具體沿導(dǎo)向鍵在夾具底座4上移動(dòng)實(shí)現(xiàn)正確定位；中間內(nèi)脹分中扶平夾具3用于分中規(guī)定范圍直徑的法蘭孔和扶平規(guī)定范圍中心高的法蘭平面，既達(dá)到軸向和角向定位又可抵抗軸向切削力。其工作原理為：用吊具將后橋總成法蘭面朝下放置在中間彈性扶平面上，在后橋重力作用下一起下落至兩端V型定心夾具上，內(nèi)脹分中脹爪在液壓油缸驅(qū)動(dòng)下同時(shí)脹緊法蘭內(nèi)孔，兩端杠桿式壓板自動(dòng)壓緊橋殼兩端外圓軸頸，實(shí)現(xiàn)橋殼的定位夾緊。

2.2 兩端V型定心夾具設(shè)計(jì)

兩端V型定心夾具工作原理：采用朝天V型(在V型塊工作面上安裝經(jīng)淬火的支承墊)定位，杠桿式液壓壓緊結(jié)構(gòu)壓緊工件定位軸頸，該夾具在后橋總成兩端定位軸頸處各設(shè)置一套，實(shí)現(xiàn)對后橋總成中心高定位。具體動(dòng)作如下：工件3定位軸頸安放在V型塊2上，壓板4在油缸5的作用下壓緊工件3。因是V型定心結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)一定范圍直徑的外圓，無需更換任何零件[6]。兩端V型定心夾具結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

1.定心夾具體; 2.定位V型塊; 3.后橋總成(工件); 4.杠桿式壓板; 5.夾緊油缸; 6.調(diào)整裝置

2.3 內(nèi)脹分中扶平夾具[7]

內(nèi)脹分中扶平夾具工作原理：以內(nèi)脹油缸7活塞桿為驅(qū)動(dòng)力，通過內(nèi)脹體9帶動(dòng)左右內(nèi)脹滑塊8移動(dòng)，從而帶動(dòng)可更換且固定的左右脹爪11沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對工件法蘭內(nèi)孔分中定位。為使脹爪11松開時(shí)能夠復(fù)位，設(shè)置了彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，保證內(nèi)脹滑塊8和內(nèi)脹體斜面始終接觸。該斜面具備自鎖性能，即可定位又可抵抗軸向切削力；兩扶平塊12支承面與工件法蘭面在彈簧10作用下沿導(dǎo)向體4和導(dǎo)向銷5垂直上下移動(dòng)且始終法蘭面接觸，既實(shí)現(xiàn)對法蘭面的角向定位又不影響兩端V型同軸定位，其上下浮動(dòng)量由限位銷14限定。工件兩軸頭已在數(shù)控車床上精加工，具有很好的同軸度，為避免內(nèi)脹法蘭內(nèi)孔影響同軸定位，采用了內(nèi)脹扶平夾具前后浮動(dòng)，具體由浮動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌3和兩套前后復(fù)位彈簧13實(shí)現(xiàn)。具體動(dòng)作：內(nèi)脹油缸7活塞下移-內(nèi)脹滑塊8和內(nèi)脹卡爪11同時(shí)向外移動(dòng)脹緊法蘭內(nèi)孔-同時(shí)夾具上下、前后浮動(dòng)-兩端V型夾具夾緊工件。內(nèi)脹分中扶平夾具結(jié)構(gòu)圖如圖6所示

1.夾具體; 2.前后浮動(dòng)體; 3.前后浮動(dòng)導(dǎo)軌; 4.上下浮動(dòng)導(dǎo)向體; 5.上下浮動(dòng)角向定位導(dǎo)向銷;6.上下浮動(dòng)平板; 7.內(nèi)脹油缸; 8.內(nèi)脹滑塊; 9.內(nèi)脹體;10.上下浮動(dòng)彈簧;11.內(nèi)脹卡爪; 12.扶平塊;13.前后復(fù)位彈簧;14.上下浮動(dòng)量限位銷

3 結(jié)論

本專用銑床夾具，是為立式雙面數(shù)控鍵槽銑專用機(jī)床配套使用，按照主機(jī)工藝要求，該設(shè)備是在生產(chǎn)流水線上使用，不同品種執(zhí)行不同加工程序，不同法蘭孔直徑選用不同內(nèi)脹卡爪，不同長度調(diào)整端夾具位置，操作簡單方便可靠。兩端同時(shí)加工，生產(chǎn)效率提高兩倍。該夾具隨同主機(jī)安裝調(diào)試，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)工藝要求，經(jīng)用戶大批量使用，反饋良好。