CN109176088A - 壳体薄壁类零件工装夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械加工领域的一种壳体薄壁类零件工装夹具，在底板上设置夹紧装置，夹紧装置为方形柱和杠杆式气缸，气缸呈竖直设置，气缸轴上端铰接杠杆的一端，杠杆的支点连接气缸壁，杠杆的另一端对着方形柱；在位于对角线的两个方形柱上，设置定位销；在底板中部，设置包括横向设置的气缸和竖直设置的支承杆的浮动支承装置，支承杆下端连接弹簧；本发明使用定位销配套工件定位孔，配合杠杆的下表面压住定位孔、定位销和浮动支承装置，在X轴、Y轴和Z轴都无夹紧力的情况下稳定了待加工工件，解决了现有技术的夹紧力容易导致壳体薄壁类零件变形问题，提高了工件加工质量，由于全部采用气动自动化操作，也提高了工件加工效率，一举两得。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备加工制造领域，具体是指一种壳体薄壁类零件工装夹具。
背景技术
现有技术的对壳体薄壁类零件的加工，首先使用机床上设置的工装夹具将零件夹住，再进行各种形式的加工。传统的解决方案大多采用侧面夹紧、底下顶紧、上面压紧方法。这种方案结构简单，但是缺点也是很多，一是侧面夹紧容易导致零件变形，因为壳体薄壁类零件的特点是壳体薄，重量轻，承受不了太大的侧面夹紧力，底下顶紧、上面压紧，也存在类似问题，二是侧面夹紧、底下顶紧、上面压紧，需要找到合适的夹紧点、顶紧点、压紧点，某些零件没有合适的夹紧、顶紧、压紧点位，造成夹不紧、顶不紧、压不紧，造成零件加工过程中产生震动，达不到加工精度，严重时会出现废品，三是操作复杂，劳动强度大，无形中增加了加工成本。
为了解决壳体薄壁类零件的加工问题，专利《侧固式一体化模块夹具》，公告号CN201239888Y，专利号2008201903941，提出了侧固式一体化模块夹具，其在机器的底座上安装夹紧装置，待加工的工件装在夹紧装置中，夹紧装置的四周为侧固单元，侧固单元中设有侧固螺杆和侧固压块，工件的侧壁被夹紧在二个侧固压块之间；在机器的底座上还设有预压紧螺杆，预压紧螺杆穿过工件后，在预压紧板和螺母的作用下压紧工件的上表面；另外在机器的底座上，还设有定位销，用于顶住工件的下表面；以上三方面所做的工作，虽然可以夹紧工件，实际还是采取了现有的技术方案，即对加工工件的侧面夹紧、底下顶紧、上面压紧方案，容易导致零件变形的问题，始终没有得到解决；另外，使用定位销顶住工件的下表面，如果下表面是铸造面且倾斜的不规则面，则定位销很难与下表面紧密接触，因为定位销没有弹性，则这样的“底下顶紧”，顶不紧；再者，上面压紧方案中，靠的是预压紧螺杆穿过工件后，通过预压紧板和螺母压紧工件的上表面来完成，如果工件中部位置没有孔洞留给预压紧螺杆穿过，则“上面压紧”方案无法完成，可见专利《侧固式一体化模块夹具》，也无法解决现有技术存在的问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供简单高效的一种壳体薄壁类零件工装夹具。
本发明使用的技术方案如下：
一种壳体薄壁类零件工装夹具，其包括底板和底板上设置的夹紧装置，待加工的工件位于夹紧装置中，夹紧装置包括相互紧靠设置的方形柱和杠杆式气缸，方形柱朝向底板中部方向，杠杆式气缸朝向底板边部方向；杠杆式气缸包括杠杆和气缸两部分，气缸呈竖直设置，气缸轴上端铰接所述杠杆的一端，杠杆的支点连接气缸壁，杠杆的另一端下表面对着方形柱的上表面。
在所有夹紧装置中，在位于对角线的其中两个夹紧装置的方形柱上表面，设置定位销；在底板的中部，设置浮动支承装置，浮动支承装置包括横向设置的气缸和竖直设置的支承杆，支承杆下端连接弹簧。
作为优选，夹紧装置的数量为四个，设于底板边部靠近四个角的位置；所述浮动支承装置的数量为四个，设于底板中部靠近底板四条边的位置。
待加工的壳体薄壁类零件，即待加工的工件，其四个角外部附设了附加块，附加块中开了定位孔，定位孔直径与定位销配合间隙为0.05mm，定位销可以方便地进出定位孔，起定位和稳定工件的作用。工作时，将装了待加工工件的一种壳体薄壁类零件工装夹具，放在机床上进行各种加工，工件加工完成后，去掉四个附加块，成为完好的工件，即一种壳体薄壁类零件。
本发明的有益效果是：
（1）底板上设置由方形柱和杠杆式气缸组成的夹紧装置，在其中两个方形柱上表面设置定位销，与待加工工件的定位孔相配合，使夹紧装置和待加工工件，快速定位和稳定下来，工件在水平方向上不位移，即工件在X轴和Y轴方向不移动；与此同时，在杠杆式气缸作用下，杠杆的下表面压住定位孔和定位销，工件在垂直方向不位移，即工件在Z轴方向不移动；使工件在加工过程中不移动、不抖动、不震动；
（2）底板上设置由横向设置的气缸、竖直设置的支承杆和弹簧组成的浮动支承装置，工件放置在工装夹具上时，气缸未加气，支承杆是浮动的，可保证各支承杆与工件底面全接触；气缸加气后，气缸动作，顶紧支承杆，浮动支承杆变成了固定支承杆，解决了壳体加工时产生的垂直方向振动问题，即工件的Z轴振动问题；
（3）本发明使用定位销配套工件定位孔，配合杠杆的下表面压住定位孔、定位销和浮动支承装置，在X轴、Y轴和Z轴都无夹紧力的情况下稳定了待加工工件，解决了现有技术的夹紧力容易导致壳体薄壁类零件变形问题，提高了加工工件质量，由于全部采用气动自动化操作，也提高了工件加工效率，一举两得。
附图说明
图1为一种壳体薄壁类零件工装夹具立体示意图。
图2为夹紧装置立体示意图。
图3为夹紧装置剖面示意图。
图4为浮动支承装置立体示意图。
图5为浮动支承装置剖面示意图。
图6为待加工的壳体薄壁类零件立体示意图。
图7为一种壳体薄壁类零件工装夹具装上待加工的壳体薄壁类零件立体示意图。
图中，1—底板，2—杠杆式气缸，3—气缸轴，4—杠杆，5—支承杆，6—横向设置的气缸，7—方形柱，8—支点，9—定位销，10—出气口，11—进气口，12—进气口,13—出气口，14—弹簧，20—壳体薄壁类零件，21—附加块,22—定位孔。
具体实施方式
图1为一种壳体薄壁类零件工装夹具立体示意图，其在底板上设置四个夹紧装置，待加工的工件位于夹紧装置中，夹紧装置为方形柱和杠杆式气缸，杠杆式气缸包括杠杆和气缸两部分，气缸呈竖直设置，气缸轴上端铰接杠杆的一端，杠杆的支点连接气缸壁，杠杆的另一端下表面对着方形柱。在位于对角线的两个方形柱上表面，设置定位销；在底板的中部，设置浮动支承装置，浮动支承装置包括横向设置的气缸和竖直设置的支承杆，支承杆下端连接弹簧。
壳体薄壁类零件工装夹具研发过程介绍
1、研发背景
申请人所在的广东省肇庆市，是珠三角铝压铸生产基地，产品包括汽车零配件、通讯件等。壳体薄壁类零件属铝压铸行业典型性零件，其面积较大，底面是凹凸不平、形状复杂的毛坯面，零件薄，装夹刚性差，加工时会产生较大振动，严重影响加工质量和加工效率。
壳体薄壁类零件工装夹具是基于企业实际产品——通讯发射器壳体，吸收压铸件行业先进的工装夹具设计理念，由申请人带队的教师团队带领学生精心设计，充分利用学校现有设备制作而成。该工装夹具的设计方案有效解决了壳体薄壁类零件数控加工的定位、振动等技术难题，保证了零件的加工质量，提高了生产效率，为企业创造了较大的经济效益。
2、研发过程
1）设计思路
首先两定位孔距离(418×317mm), 定位孔直径与定位销配合间隙应该控制在0.05mm以内；其次要达到工件快速装夹的目的；第三夹具结构要稳定，工件装夹刚性要好，能抵抗振动，能实现批量生产，保证加工质量，提高生产效率。
为了实现以上几点夹具的功能，进行了以下夹具的结构设计。
2）结构设计
（1）夹具底板
厚度为25mm，刚性好；底座高度为100mm，气管布置在底板下方，整齐美观，方便零件装卸。
（2）定位元件
a）4个固定支承——限制X、Y旋转方向的自由度和Z平移方向的自由度；
b）2个短定位圆柱销——限制X、Y平移方向的自由度和Z旋转方向的自由度；
c）4个浮动支承（可变固定支承）——抵抗零件的加工振动，提高整个零件的安装刚性；
（3）夹紧元件
4个杠杆式气缸，缸径为50mm薄型缸，气压为5kgf/cm2,输出力为98kg，实现快速夹紧。
3、主要特点
（1）主要功能、性能
1）精密
采用“一面两孔”的装夹方案，即采用通讯发射器壳体的四个工艺耳底面和45º对角两工艺耳孔作为定位基准，实现通讯发射器壳体完全定位，定位精度高，两孔位置精度可达到±0.02mm。
2）快速定位，装夹刚性好
壳体尺寸为398.0mm×297.0mm×84.5mm，底面是凹凸不平、形状复杂的毛坯面，零件薄，仅依靠四个固定支承与工艺耳底面接触，装夹刚性差。如果零件底面增加固定支承（钉或板），很大可能引起过定位。为了解决上述问题，底面定位元件采用四个浮动支承，该支承加气前是浮动支承，保证能与底面接触，加气后变成固定支承，解决了壳体定位精度和装夹刚性的难题，实现了快速定位。
3）装夹效率高，适用批量生产
第一个零件试切完成后，应用本夹具的快速定位和气动夹紧的能力，可以实现同一零件的批量生产。
（2）创新亮点
底面定位元件采用的四个浮动支承不是标准件，是基于浮动支承的工作原理，改造设计而成，实用性强。
工件放置夹具时，未加气，支承是浮动的，可保证各支承与壳体底面全接触；气缸加气后，气缸动作，通过支承座的压紧机构顶紧斜楔支承杆，浮动支承变成了固定支承，从而很好地解决了壳体加工时产生的振动问题，实现了工件的快速装夹。
4、应用成效
（1）教学方面
应用在《机床夹具》课程上，加深了学生对专用夹具结构的认识，提高了学生对钻铣类专用夹具设计、制作的综合能力。
（2）生产方面
本发明的工装夹具有效解决了通讯发射器壳体数控加工的定位、振动等技术难题，保证了零件的加工质量，提高了生产效率，为企业创造了较大的经济效益。该设计方案还为壳体薄壁类零件的装夹加工提供了典型性的解决方案，在同行业具有推广价值。
Claims (2)
1.一种壳体薄壁类零件工装夹具，其包括底板和底板上设置的夹紧装置，待加工的工件位于夹紧装置中，其特征在于：
所述夹紧装置包括相互紧靠设置的方形柱和杠杆式气缸，方形柱朝向底板中部方向，杠杆式气缸朝向底板边部方向；
所述杠杆式气缸包括杠杆和气缸两部分，气缸呈竖直设置，气缸轴上端铰接所述杠杆的一端，杠杆的支点连接气缸壁，杠杆的另一端下表面对着方形柱的上表面；
在所有夹紧装置中，在位于对角线的其中两个夹紧装置的方形柱上表面，设置定位销；
在所述底板的中部，设置浮动支承装置，所述浮动支承装置包括横向设置的气缸和竖直设置的支承杆，支承杆下端连接弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种壳体薄壁类零件工装夹具，其特征在于：所述夹紧装置的数量为四个，设于底板边部靠近四个角的位置；所述浮动支承装置的数量为四个，设于底板中部靠近底板四条边的位置。
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