輪轂車床加工夾具設(shè)計與研究

侯健 張建

[摘要]機(jī)械加工過程中，零件在機(jī)床上需要一些特定設(shè)備輔助加工，夾具時加工過程主要的部件，是保證加工精度和固定零件的作用，分析夾具的徑向定位、夾具的靜態(tài)學(xué)，根據(jù)模態(tài)分析，毛坯澆口分析，確定影響夾具穩(wěn)定性的原因，保證夾具獲得更高的加工精度。

關(guān)鍵詞：夾具徑向定位;靜力學(xué)與模態(tài)分析;毛坯澆口分析;

1.夾具徑向定位

輪轂夾具的主要作用是對零件進(jìn)行定位與夾緊，保證零件在加工過程中處于爭取的位置和狀態(tài)，在對夾具設(shè)計之前需要對零件進(jìn)行分析，依靠6點定位原則的要求確定輪轂的定位方式如圖1.1。

根據(jù)產(chǎn)品的定位要求，設(shè)計出圖1.2的夾具。

夾具的工作方式為當(dāng)產(chǎn)品放置夾具上，需要對輪轂進(jìn)行夾緊時候，液壓油缸會推動拉桿做向下運(yùn)動，拉桿會帶動浮動盤B運(yùn)動，夾具內(nèi)的彈簧機(jī)構(gòu)壓緊狀態(tài)，彈簧會推動浮動盤A向下運(yùn)動，聯(lián)動拉軸向下運(yùn)動，拉軸與滑動板通過導(dǎo)向桿連接，拉軸向下運(yùn)動通過導(dǎo)向桿轉(zhuǎn)化為滑板的水平運(yùn)動，滑板帶動徑向塊一起實現(xiàn)徑向向內(nèi)運(yùn)動，實現(xiàn)零件的夾緊。

當(dāng)產(chǎn)品加工完成后，需要夾具松開元件，整個夾具的動力和鎖緊動力都是采用液壓裝置，優(yōu)點在于液壓裝置穩(wěn)定，壓力平穩(wěn)，不會產(chǎn)生欠壓和超壓的情況，夾具松開工作與夾緊工作各機(jī)構(gòu)部件做相反運(yùn)動。

2.靜力學(xué)與模態(tài)分析

夾具的力學(xué)分析很重要，利用ANSYS軟件對夾具進(jìn)行靜力學(xué)分析，分析的主要過程為，首先是將夾具的三維模型導(dǎo)入到軟件中，如圖2.1，之后是對相關(guān)數(shù)據(jù)、材料特性等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行鎖定與輸入，并對夾具的網(wǎng)絡(luò)劃分和受力、約束進(jìn)行設(shè)定，建立相應(yīng)的軟件求解有限元分析模型，最后是獲得夾具的應(yīng)力和相應(yīng)的力學(xué)圖，如圖2.2。

靜態(tài)分析是對設(shè)備和工裝進(jìn)行動態(tài)分析，利用模態(tài)分析獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率及振型，主要的作用是避免外部振動與夾具產(chǎn)生共振，影響夾具的使用性能。

3.毛坯澆口分析

輪轂毛坯澆口是毛坯鑄造時候預(yù)留產(chǎn)生的多于材料，如圖3.1。

在機(jī)械加工中，毛坯的加工主要是以效率為先的原則，因此在毛坯加工中，夾具需要保證毛坯澆口加工時，既能將澆口去除掉，還能將中心孔加工完成，因此夾具與毛坯之間的配合與夾緊位置度要求很高，孔中心需要在零件的中心。

因此在夾具對毛坯固定之后，去除澆口的方式有以下幾種：

（1）利用鉆頭直接將毛坯澆口與中心孔加工完成，通過該種方式處理澆口，需要保證澆口直徑小于中心孔直徑;

（2）采用階梯鉆將澆口去除掉，該種處理方式鉆頭要求很高，需要專用的鉆頭進(jìn)行毛坯粗加工。

雖然方案2需要特殊鉆頭，但是與1相比較，還是方案2可以更好的保證零件的加工需求，但是在實際生產(chǎn)過程中，鉆頭的切削速度使關(guān)鍵的參數(shù)，計算公式如下：

式中v一一切削速度（m/min）;

一一工件的抗拉強(qiáng)度（kg / mmz ） ;

Cd一一系數(shù)見表（4-2）;

x——系數(shù)，當(dāng)被切削件為鋁合金X =0.65;鋼X =0.95;鑄鐵X=1.330。

結(jié)論

本文將輪轂機(jī)械加工夾具做為研究對象，分析夾具與澆口之間的關(guān)系與問題，避免零件加工中出現(xiàn)干涉，利用ANsys軟件對夾具進(jìn)行力學(xué)分析，驗證夾具設(shè)計的合理性與安全性，分析夾具力學(xué)受力中的薄弱處，并針對性的進(jìn)行改進(jìn)，通過現(xiàn)代技術(shù)與設(shè)計流程的應(yīng)用，夾具設(shè)計中會節(jié)省很多成本，同時也會增加夾具的使用性能，提高零件的加工精度。

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