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[分享] 这里有一个凸轮夹具方案邀请你加入讨论

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发表于 2017-9-15 11:28:15 | 显示全部楼层 |阅读模式


这是一场关于凸轮夹具方案的讨论,先是方案的细节,再来看用户们的讨论。反正小编我是觉得夹具群内藏龙卧虎,方案上没解决的,已经在改进的,甚至是已经优化过的,大家都一一给与指点,方案的提供者和大家都觉得收获满满。
一、项目条件介绍
1.工件图纸如图1,实物照片如图2
1
2
2.客户目前加工工艺
毛坯状态为同精加工外形相似的板料,厚度及各轮廓方向留余量。
①、粗磨A、B两基准面。
②、以A面平放于摇臂钻床,用钻模导向钻、铰φ12孔,钻φ10孔。
③、以φ12孔及φ10孔、A面定位,摇臂钻钻中间φ65孔至φ50。
④、以φ12孔及φ10孔、A面定位,车床粗车中间φ65孔至φ64.6。
⑤、整体热处理,硬度HRC55-60。
⑥、精磨A、B两基准面。
⑦、磨床以A面为基准,以φ64.6的孔打表自找正,磨内孔至φ65 +0.02/0,内孔同心度校正误差0-0.1(工件热处理变形及工人打表误差)。
⑧、A基准面平放,摇臂钻上铰φ12孔至φ12 +0.07/+0.06,。
⑨、以图纸所示A基准面、中心φ65孔以及φ12孔定位,立式加工中心上粗、精铣凸轮外轮廓、然后翻面用B基准面定位铣反面轮廓。刀柄BT40-ER60,铣刀为螺旋刃钨钢立铣刀。粗铣余量单边约0.4mm,精铣余量单边0.05mm。
3.客户目前检测判定手段
工件要求同一工件A、B两面的轮廓重合度误差不得大于0.03,不同工件相同一侧加工面相对误差不得超过0.04。目前采用三坐标测量法,以A基准面为零位面,取实际加工工件的φ65孔中心做坐标零点,取与φ12孔中心连线为坐标X向,在加工面采用多点测量拟合法取各点坐标,再与理论要求的凸轮轮廓线做对比,得出最大值与最小值,要求其差值不得超过要求。
3
如图3所示,该测试样件是与图纸所示工件相同条件,但只外轮廓不同。试加工时为使工件不致报废,故轮廓留有单边0.2的余量。根据客户的判断方法,1、3两处差值在0.01左右,2、4两处差值也近似0.01,说明该轮廓的对称度尚可,即定心精度较好。但相对于内圈的粉红色基准轮廓线,可很明显看出角向是关于中心呈顺时针转向的趋势,最大值出现在第二象限,最小值出现在第四象限,极限值如左上角所示。客户要求最大与最小值的差值δ不超过0.04。该图结果在软件中模拟时,绕φ65孔中心逆时针旋转0.08度后,该差值即可减小到0.026左右,与理论想符合。
4.工装
图4
如图4,该工装为现用工装,中心固定销φ65+0.005,角向销φ12+0.06,角向销座在滑槽中沿X向做轻微浮动,工件安放时轻敲进销中,端面手动用压板压紧,经检验,加工出的工件轮廓δ值在0.04-0.05范围内,但值相对稳定,变化小。
5
6
如图5、图6所示,该工装为新设计工装,采用涨芯定位,附带端面压紧机构,由一个液压缸驱动。涨芯自由状态下直径φ64.95单边涨开0.06mm情况下,动摩擦系数按照0.2计算,拉杆在竖直方向上的力约为235N;弹簧采用矩形螺旋弹簧,外径50,自由长度50,红色,弹簧常数306N/mm,安装时预压缩0.5mm,压缩行程10.5mm;油缸缸径φ50,目前使用压力3.5MPa;角向采用单线轨结构。导轨宽度15mm,单列滚珠形式。角向销直径φ12.5+0.002,形式有圆柱销,削边菱形销,开十字槽圆柱销,小锥度弹簧锥销等,经测试,在使用圆柱销时差值δ最小,但范围从0.1-0.03呈不规律分布,且角向偏转方向一致。销的形式如图7。
7
对于此方案的分析以及对新工装的建议
     
用户1和2
工装在安装时相对于X方向一定要调整水平,保证角向定位工艺基准与理论设计基准重合,避免机加工程序的调整出现加工误差,对结果造成干涉。
设计者
根据客户老夹具使用的情况看,在出现角向定位不符合时,以夹具芯轴中心为旋转中心,旋转加工坐标即可调整回角向偏差,且新夹具为三工位设置,故此方式可在下次测试时作为排除条件进行试验。
用户3
我们都是自己做的,主要用于夹紧,定位还是用销钉用的多
设计者
实际中已经安排涨芯精度的返修。
用户4
涨套在实际使用中由于起定位和夹紧两种作用,所以有可能造成零件端面和夹具定位面接触不好,建议两种动作分开;另外建议角向销换成菱形销,避免过盈量太大对涨芯定位产生影响。
设计者
实际使用中涨芯涨紧和端面压紧是有先后顺序的,但是间隔时间随着压力增大而减小,故考虑增加调速阀,对油缸动作进行控制,另外将菱形销中间开槽,以一定变形来减小过盈产生的力。
用户5
对于凸轮这种工件来说,面大,孔的轴向尺寸短,孔相对于面定向作用差,因此,应采用圆形压板,直径尽可能大,定位圆柱与定位孔保持适度间隙,使凸轮底面与定位支撑面稳定接触,本例中涨芯定位面与定位孔是全接触,在涨芯与定位支撑面的垂直度精度不足时,会造成凸轮底面与涨芯定位面、夹具定位支撑面一定程度的过定位,造成接触不稳定,影响定位精度。
设计者
实际使用中,涨芯与支撑面的垂直度未检测,但工件内孔与端面的垂直度由于是磨削的缘故,可以保证很小。根据此建议,可适当减少涨芯与工件在定位孔轴向的接触长度,将“长销”变成“短销”,消除其中过定位,同时严格调整涨芯与支撑面的垂直度。另一方案是将现有涨芯换成固定销,以稳定的定位结构来检测涨芯定位的稳定性。
用户6
角向线轨机构在X向的滑动间隙过大,导致其在Y向也有位移,从而使角向限位机构本身精度超差,还建议将线轨机构改为T型滑槽机构提高刚性。同时,也提出工件底面与涨芯定位面,支撑面过定位的问题。
设计者
在完成上一次测试后,我方也首先怀疑角向机构的刚性以及精度的问题,所以又重新设计了采用双线轨的机构以及T型滑块的机构,以期提高刚性和定位精度。易工提出的加弹簧的思路又是一个很好的解决办法,下次测试时会使用。
用户7和2
机床的回转精度要打标检测一下,不足就要校正。
设计者
实际中因为是新机床所以没有做过检测,而且客户也是在这一台机床上面用老工装加工的工件,所以更多的是找夹具的问题,下次测试也可以测试一下该精度。
用户8
相对于最远处对中心孔的距离,定位用的孔中心距太小,定位误差会被放大。
设计者
针对这一问题,我做了一个简单的模拟,如图8和图9所示,图中可看出确有定位误差存在,但是孔中心距的减小对于轮廓点的坐标值影响较小,针对此情况,有必要提升涨芯及角向机构的定位精度,稳定性以及垂直平行等位置关系,尽量减小因定位件误差引起的定位误差。
8
用户6
另外也建议在滑块两侧装上弹簧,让角向销主动浮动的方案。
用户8
12的定位销往一边推,让角向机构主动动作。
设计者
以上两人的这一建议都有使偏差始终出现在同一方向上,将不稳定变化人为排除的思路,故在机构方案中增加弹簧,其余结果待测试后验证
用户9
初步判断为油缸压力不足,在去除涨芯涨开的力、克服弹簧的弹力后,油缸余下的力作用于工件与定位面之间所产生的摩擦力、加上涨套内涨产生的摩擦力的总和,要克服加工过程中刀具在最远点的切削力产生的产生的扭矩,如果压紧力不足,轮廓的位置精度就无法满足。同时,油缸这种直接输出力的方式会在力不足时产生谐振,也会造成切削的不稳定;而且,长时间的大压力使用,油缸磨损后也会加剧这一现象。
设计者
针对李工的这一建议,我列出目前已知的数据:涨套在单边涨开0.06mm时,需要作用在锥面上的力约为65N,单边锥面角度15°,涨套开8瓣,弹簧在端面拉紧后受力3213N,油缸最大极限拉力(受液压站压力影响)约为8623N,粗加工刀具转速S=3500rpm/min,F=1500,轮廓单边余量0.4-0.5之间,精加工刀具转速S=5000rpm/min,F=1000-1100,轮廓单边余量0.04-0.05,两刀均为侧刃切削,切削长度5mm。工件最大精加工外轮廓圆直径φ256,其余参数参照图纸,我将按照以上参数核算油缸拉力,必要时更换油缸。也希望群友能提出更精确的计算方式,具体参数我可以再采集。
     
用户10
调整好位置加工之前检查记录各销子的位置尺寸,加工完成后再检查销子的位置,两相比较,可以确认夹具整体的刚性以及拉紧力是否足够,零件在动态加工中是否产生位移。
设计者

针对这一建议,我们将在后续的测试过程中专门验证。另外,对于客户的检测办法以及加工工艺,我们也准备在保证夹具定位稳定及精度满足要求的前提下,再次测试后,结合客户现有情况,适当调整工艺。以达到该夹具真正的目的。对于在此次讨论中给予一件和建议的群友表示衷心的感谢,感谢大家给了我新的思路以及解决问题的办法,后期调试过程中我会一一将以上问题加以证实,反馈给大家。

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发表于 2018-2-12 06:36:20 | 显示全部楼层

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