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[分享] 没有合理的工序分类,就做不好工装设计

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发表于 2019-4-3 09:40:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 jiajoin 于 2019-4-3 09:57 编辑

一个零件的加工面往往有数十个,这些表面都有各自的加工精度要求,而工序分类则是高效加工的前提,下面以样品工件——离合器箱为例,对工序分类过程进行说明。
在卧式加工中心中其加工图如下所示,首先需要明确记录加工所需的部位及剖面。
▲图例:IMAO今尾(下同)
利用此样品工件,根据工序分类的各项内容进行设计。
理解工件形状

首先一般需要以2维图纸为基础想象出工件的立体形状及大小。图中样品工件大致的形状尺寸为:312mm*290mm*125mm。经验丰富的夹具设计工程师往往能根据2 维知晓工件的立体形状。
根据2维规则制作的工件图转化为3维立体形状,会更容易进行后续工序分类。
加工面数量的确认

接下来确认加工处和总共需要加工几个面,以此确定工件加工时最少需要几个工序。比如立式加工中心1个工序只能加工1个面。卧式加工中心每次能以90°为一个面,1个工序内最多能加工4个面。
加工处利用红色进行标识:
本工件需要加工6个面,所以判断就算使用卧式加工中心,也需要2个工序以上完成加工。 接下来,需要找出需要较高加工精度的地方。

各面加工精度的分析

同一个加工面上尺寸公差与几何公差是根据机床精度加工的,不影响工序分类。所以只需要把握在不同加工面上相关的尺寸公差和几何公差。根据上述条件进行筛选后,标记图中需要分工序加工的精度。
42处需要加工精度的尺寸公差和几何公差中,需要分工序加工的仅上图标记的几个公差。 根据加工的“精度能成立的关联性”,分辨需要同时加工的点为哪几个。
让我们来详细看一下红色标记的公差。首先需要确定基准位置为哪一个面,此产品图纸上的公差记号有「A」、「B」、「C」3种。 正面图的右侧图上,记录了A和B的基准面。
基准「A」面是侧面图所示蓝色的面,为正面图的正前方的这个面。
基准「B」面是正面图中心线,孔之间连接的面。
这个基准「B」面与基准「A」面的垂直度的几何公差为 0.02。
此精度的加工可以在正面加工的同时,在同一个工序内加工,所以精度保证没有问题。那么只需要寻找相对于基准「A」、「B」面的几何公差。下图为剖面图 D-D 的放大图。
在这个视角中,几何公差都集中在此,分别一个个检查。首先为了方便理解,先标识出基准「A」、「B」面。
横向方向的沉头孔面与基准「A」面的垂直度为 0.02。
基准「C」面,有横向的加工孔。
这个基准「C」面的孔与基准「A」面的平行度为 0.02。
此外,相对于基准「C」面,基准「B」面的垂直度为 0.02。
另外,基准「C」面与对面孔的同轴度为 0.02。
综上即可以判断基准「A」、「B」面的加工和基准「C」面横向的孔位加工,能够在同一个工序内加工的话,可以更容易完成精度要求。
结合上述内容,正式进行工序分类,以需要在同一工序中加工的3个面作为最终工序。
把精度要求最高的加工部位作为最终工序的理由:
・不会再因为后续加工,导致加工变形
・以前置工序加工过的部位作为基准,工件可以在更为稳定的状态进行下一步加工,加工精度更容易达标。
根据加工中心情况确定工序划分

卧式加工中心可以每次以90°为单位旋转,所以最多可以加工4个面。工件立起来加工时,底面接触面积小且高度比较高,所以立起来加工的时候并不稳定。另外,需加工面积占比较大,夹具配置空间自然而然会缩小,所以在夹具设计上有很多限制。
此工件需加工6个面,至少需要2个工序,所以考虑第1第2工序各需要加工3个面。6个面通过2个工序进行加工,红色箭头为施加加工的方向。
此工件实际采用 2 个工序加工,工装在设计时就会联想到双面立柱进行加工。在考虑工序分类的同时,需要同步考虑夹紧器和支撑的配置方式,再结合工序分类的4项内容顺序进行工序的分类,这样设计工装就会变得更简单。
工序分类中其他影响精度的要素

首先是「垂直相交的深孔」的加工顺序。例如下图上的孔位,需要先把Ar加工后再加工B和C。 如果先加工B和C的话,B孔处就有可能发生变形的情况。
此样品工件,也有类似下图标识的和上图情况一样的「垂直相交的深孔」 。
这 2 个垂直孔可以在同一工序中加工,不影响工序分类,但是需要考虑加工顺序。此后,可以利用特殊刀具,减少工序数量。例如下图表示的背向镗孔加工的方法也能列入考虑范围之中。
通过背向镗孔和背向铣面,与正面加工为同一方向,可以有效缩减工序的数量。设计最佳工序分类时,把握工具的使用情况是至关重要的。一般情况下如果工序越少,减少工装拆卸次数的话,加工精度就会越高。而内部应力比较大的工件,则需要特殊加工以除去残余应力。
加工拉引材料等产品时,有可能加工会破坏内部应力的平衡导致加工变形。为了消除制造原材料时的残留应力,可以采用放置一段时间的「自然时效法」和对材料进行热处理的「热时效法」,来消除残余应力。也可根据材料情况,也有在进行正式加工前,对素材进行释放应力的预加工,再进行正式加工的情况。
(来源夹具侠)

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发表于 2019-4-9 06:05:32 | 显示全部楼层
楼主,辛苦了!
发表于 2019-7-15 15:19:16 | 显示全部楼层
夹具侠,真大神
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