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        一種自動定心夾具的應(yīng)用

        2010-03-16 01:19:08金禮敬
        裝備制造技術(shù) 2010年11期
        關(guān)鍵詞:鉗口定心夾具

        金禮敬

        (常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院模具技術(shù)系,江蘇常州213164)

        最近一段時(shí)間,筆者在為企業(yè)作技術(shù)服務(wù)時(shí),碰到某汽車設(shè)備上有兩種屬同一類型的零件,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中可知,要在2個(gè)不同的截面上,銑出一寬為8mm的槽,該槽要求對稱度允差0.01mm,而且這2種零件加起來的生產(chǎn)批量較大。

        以前,這樣的零件在二側(cè)面銑削后,在自動專用銑床上加工槽,由于寬度尺寸誤差較大,如果工件采用單面定位,鉗口單側(cè)移動夾緊,根本達(dá)不到圖紙要求。為保證對稱度要求,開始在修訂加工工藝時(shí),在寬度尺寸28 mm上給出了工藝要求為8級,但這樣的結(jié)果是大大提高了加工成本,而且合格率也只有80%,似乎8級精度要求還太低,還要進(jìn)一步提高,但這在成本控制是不允許的。為此,筆者研制了一套自動定心夾具,在現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)上,保證工件上槽的對稱度公差要求,這對于提高產(chǎn)品合格率和經(jīng)濟(jì)效益,具有十分重要的意義。

        圖1 工件圖

        1 自動定心夾具工作原理

        圖2 原夾具加工示意圖

        依據(jù)圖2,經(jīng)分析可知,零件對稱度誤差超差的主要原因是由于寬度誤差大,且采用單面定位、鉗口單側(cè)移動夾緊,調(diào)整法加工而產(chǎn)生的,而工件寬度(基準(zhǔn))誤差是不可能避免的,自動定心夾具就是要克服基準(zhǔn)定位誤差,保證零件的對稱度要求。

        根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)和加工要求,如果采用雙向定心夾緊裝置,就能消除寬度誤差,保證零件的對稱度公差要求。但由于該種工件尺寸小、加工精度較高,同時(shí)受機(jī)床結(jié)構(gòu)和空間及動力源限制,如用一般的定心夾緊機(jī)構(gòu),運(yùn)動副之間的間隙,會較大影響加工后的位置精度,很難滿足上述條件及加工要求。

        圖3為銑槽雙向自動定心夾具動作原理圖。

        圖3 雙向自動定心夾具示意圖

        加工時(shí),機(jī)床上的夾緊凸輪作用在夾緊鉗口5上的力F,使鉗口5沿燕尾導(dǎo)軌向右移動,通過撥桿7,使齒輪8轉(zhuǎn)動。齒輪嚙合的傳動力,使夾緊鉗口5'向左移動,完成工件的夾緊動作。

        加工結(jié)束時(shí),隨著凸輪的旋轉(zhuǎn),其上下降曲線解除作用在5上的力F,彈簧4的拉力使鉗口5'向右移動,撥桿與齒輪反向動作,使鉗口5向左移動,完成工件的松開。

        2 誤差分析計(jì)算

        在該夾具的設(shè)計(jì)中,由于合理地分配夾緊力F和彈簧拉力,采用齒輪連動機(jī)構(gòu),消除了各種運(yùn)動件間隙的影響和反向空行程,使兩夾緊鉗口移動同步,距離一致。該夾具的設(shè)計(jì),使工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合,故基準(zhǔn)不重合誤差為零。獨(dú)到的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),消除了齒輪嚙合間隙、撥桿與銷子7配合間隙對定位誤差的影響,因此能造成基準(zhǔn)移位誤差的因素,只有兩撥桿的不等臂誤差ΔL。由于兩撥桿7及7'的長度不等,造成了夾緊鉗口5及5'在齒輪轉(zhuǎn)角相同情況下,所移動的距離不等,從而影響到零件槽口對稱度。

        圖4中,設(shè)撥桿設(shè)計(jì)長度為L(齒輪回轉(zhuǎn)中心到銷子中心距離),兩桿的不等臂誤差為ΔL(齒輪中心連線至兩銷中心連線的中心距公差,)夾緊鉗口單側(cè)移動距離為X,由不等臂誤差造成的鉗口移動位移差為ΔX,當(dāng)鉗口移動X時(shí)齒輪擺角為α,于是,依圖4有

        設(shè)計(jì)中,L取50 mm,,單側(cè)鉗口移動距離X=0.5 mm,中心距誤差ΔL取0.4 mm,將各值代入式(1)。得:

        ΔX=0.5×0.4/50=0.004 mm

        對零件對稱度影響只有ΔX的1/2,因此,由不等臂誤差造成的工件針槽對稱度誤差δ為

        δ=ΔX/2=0.002 mm

        由此可見,在該夾具的設(shè)計(jì)中,由不等臂誤差引起的針槽對稱度誤差很小。所以,該夾具可以足夠保證槽口對稱度公差要求。

        圖4 定位誤差分析計(jì)算簡圖

        3 結(jié)束語

        該自動定心銑槽夾具經(jīng)檢測得知,不僅符合計(jì)算分析結(jié)果和使用要求,還具有以下特點(diǎn):

        (1)結(jié)構(gòu)簡單,對夾具加工精度要求不是很高,動作靈活可靠;

        (2)利用機(jī)床現(xiàn)有動力源,對機(jī)床主體結(jié)構(gòu)無影響,縮短了制造周期,節(jié)約了成本;

        (3)夾具的動作節(jié)拍可與現(xiàn)有機(jī)床完全重合;

        (4)獨(dú)到的消除間隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為自動定心夾具設(shè)計(jì)提供了新方法,并且在工廠的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中也得到廣泛應(yīng)用。

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