□ 霍洪升 □ 董淑婧 □ 梁張利

大連科技學(xué)院 機械工程學(xué)院 遼寧大連 116052

1 設(shè)計背景

目前,國內(nèi)機床制造行業(yè)用于車床后托架鏜孔的主要是鉸鏈翻轉(zhuǎn)式螺旋夾緊夾具。這一夾具依靠手動裝夾,每加工完一道工序后需要將夾具上的夾緊壓板翻轉(zhuǎn),才能將工件自下而上取出,耗時費力,且效率差,勞動強度高。筆者設(shè)計了一套車床后托架加工專用夾具,根據(jù)所排工序確定加工機床工作臺的動作循環(huán)表,并對機床工作臺的液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計。

2 后托架加工工藝

后托架是車床的一個重要附件,其三維仿真圖如圖1所示。

▲圖1 后托架三維仿真圖

由圖1可以看出,后托架加工特征比較復(fù)雜,既有鉆孔、鏜孔、沉頭孔,又有多個凸凹臺和圓角,在第一個大孔內(nèi)還需要加工出油槽。后托架的上表面是一個傾斜的平面,又為加工增加了一定的難度。

在編排工藝過程中,加工工序先為銑外輪廓。外輪廓精加工完成后,以外輪廓為定位基準(zhǔn)進行鏜孔加工。鏜孔完成后,以外輪廓和精鏜孔為定位基準(zhǔn)進行鉆孔、擴錐孔、攻螺紋等。最后加工出油槽,去除毛刺。后托架加工工藝過程見表1。

表1 后托架加工工藝過程

3 定位方案

設(shè)計加工專用夾具時,選擇精度高且有平面度要求的后托架底平面為主要定位表面,采用兩個利于排屑的B型支撐板限制X軸轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動、Z軸移動三個自由度。選擇后托架的側(cè)面作為第二定位基準(zhǔn)面,采用兩個擋銷限制X軸移動、Z軸轉(zhuǎn)動兩個自由度。選用C型網(wǎng)狀支撐釘定位在后托架左端面的凸臺上,限制Y軸移動自由度,由此滿足六點定位原理。定位方案如圖2所示。

▲圖2 定位方案

4 夾緊方案

液壓缸設(shè)置在加工專用夾具的最左側(cè),給右側(cè)預(yù)留充足的取件、安裝空間。采用杠桿原理,將液壓缸向上的推力通過杠桿傳力機構(gòu)轉(zhuǎn)換為向下的夾緊力,并通過弧形壓塊兩點浮動,夾緊后托架上表面。這樣的夾緊方案不僅安全、可靠,而且結(jié)構(gòu)也比較簡單。夾緊方案如圖3所示。

▲圖3 夾緊方案

5 切削力與夾緊力計算

選擇鏜刀材料為T68工具鋼。

切削力Fc為:

Fc=902apf0.75Kp

(1)

式中:ap為背吃刀量,ap=1.5 mm;f為進刀量,f=0.4 mm/r;Kp為修正因數(shù),Kp=0.94。

將數(shù)據(jù)代入式(1),得Fc為638.46 N。

夾緊力F為:

F=KFc

(2)

式中:K為安全因數(shù),K=2.25。

將數(shù)據(jù)代入式(2),得F為1 453 N。

6 液壓缸選用

夾具夾緊采用杠桿傳力機構(gòu),杠桿的力臂比為:

L2/L1=1.6

式中:L1為活塞桿支點到力柱支點的距離;L2力柱支點到弧形壓塊支點的距離。

液壓缸的夾緊力Fy為:

Fy=1.6F=2 324.8 N

液壓缸活塞桿向上運動為夾緊過程,向下運動為松開過程,選擇推力液壓缸作為夾緊機構(gòu)的動力裝置。具體選擇YTF20-88法蘭式推力液壓缸,活塞桿直接與夾具杠桿通過銷釘連接,安裝方便。根據(jù)所需夾緊力,選擇活塞桿直徑為16 mm。

7 輔助支撐

兩個B型支撐板都偏向后托架的左側(cè),原因是后托架的右側(cè)不是平面,不能設(shè)置支撐板。夾緊力自上而下施加在后托架傾斜的上表面。在加工過程中,后托架很容易受到鏜孔轉(zhuǎn)矩作用向右發(fā)生翻轉(zhuǎn),因此需要在后托架的右側(cè)下部安裝一個輔助支撐。加工專用夾具裝配總圖如圖4所示,三維仿真圖如圖5所示。

▲圖4 加工專用夾具裝配總圖

▲圖5 加工專用夾具三維仿真圖

8 液壓系統(tǒng)設(shè)計

機床工作臺的動作循環(huán)如圖6所示。打開行程開關(guān)SQ1,夾緊缸動作。夾緊完成以后,回路油壓上升,壓力繼電器1YJ釋放電信號,啟動機床工作臺快進給,機床工作臺觸發(fā)行程開關(guān)SQ2,切換為工進運動。之后機床工作臺觸發(fā)行程開關(guān)SQ3,停止一段時間后快退,夾緊缸松開,由此完成對后托架三個孔的加工動作循環(huán)。

▲圖6 機床工作臺動作循環(huán)

根據(jù)加工專用夾具的夾緊要求,最終確定液壓系統(tǒng)方案。液壓系統(tǒng)原理如圖7所示。液壓系統(tǒng)原理如圖7所示。采用雙泵供油和差動連接,實現(xiàn)機床工作臺的快進和快退。采用進油節(jié)流調(diào)速回路,實現(xiàn)機床工作臺的工進。在夾緊回路的進油路上設(shè)置減壓閥,保證夾緊力穩(wěn)定。將單向閥作為背壓閥,在泵的出口處旁通先導(dǎo)式溢流閥,作為安全閥,保證整個油路的油壓在安全范圍內(nèi)。

▲圖7 液壓系統(tǒng)原理

9 結(jié)束語

筆者對車床后托架的定位、夾緊、鏜孔加工工藝進行分析,結(jié)合三維仿真技術(shù),設(shè)計了一套加工專用夾具。這一加工專用夾具彌補了后托架鏜孔加工常用的螺旋夾緊機構(gòu)費時費力、加工效率低的缺點,使用方便,夾緊定位可靠,具有較高的實用價值。