2017年5月23日

易變形薄壁零件的CNC加工中心夾具設計與靜動態分析

海天精工加工中心鉆攻中心前言：CNC加工中心專用夾具作為機械產品CNC加工中的一種重要的工藝裝備，對于保證機械產品質量、提高加工效率、擴大加工中心使用范圍起著重要的作用。不同結構的零部件，加工工工藝不同，夾具結構也各異。薄壁類零件是用途十分廣泛的零部件,該類零件在精工加工中心上進行加工時容易出現變形等現象，從而嚴重影響了零件的加工精度[|]。因此，在進行薄壁類零件夾具設計時要特別注意這種問題。薄壁類零件夾具的設計符合夾具設計的一般原理與步驟，即要滿足工件定位與夾緊原則。同時，為防止零件在加工過程中出現彎曲、扭轉等變形現象，還要對工件夾具系統進行強度分析與計算，從而確定合理的夾緊力，同時避免過大的切削用量產生的切削力帶來的工件夾具系統的過大變形。薄壁類零件和夾具作為一個整體,在進行加工中還要具有良好的抗振性，防止因振動所產生的工件表面質量降低、刀具損壞、切削過程無法進行等問題。為此，需要對夾具進行振動分析。在確定合理的切削參數之后,可通過改變夾具結構以提高固有頻率避免共振現象的產生[2]。根據工件在夾具中的定位與夾緊原則，結合某薄壁類零件的加工特點，設計了專用CNC加工中心氣動夾具，對工件切削過程進行了受力分析與計算,并利用有限兀分析軟件ANSYS Workbench進行了強度分析與模態分析，以驗證夾具設計的合理性，保證夾具具有良好的靜動態特性。1夾具結構設計在進行夾具設計之前，首先要分析被加工工件的結構及加工工藝，確定定位基準面及夾緊面。其次利用六點定位原理和夾緊裝置設計原則設計定位和夾緊裝置,并設計夾具體、連接元件等，將夾具固定在機床上[>4]。圖1為用UG軟件建立的工件三維模型圖，其中零件左側兩平面為定位面，零件右側為夾緊部位，該部位面為略微向上凸起的曲面，與夾緊壓板接觸時為線接觸。該工件要在上方兩凸臺部位完成平面銑削和鉆孔加工。圖2為所設計的夾具工件系統結構圖,工件定位面側立在定位板上，四個孔和定位板上的四個立柱（其中兩個圓柱面立柱，兩個圓錐面立柱)接觸。考慮到定位板在加工時因受力產生的彎曲變形及夾緊氣缸的放置，在定位板后面又放置了一塊與其平行的支撐大板，該板與定位板之間用10個立柱與兩板上的孔以過盈配合的方式進行連接,用來施加夾緊力的四個氣缸分別用四個螺栓固定在支撐板上。底板用兩塊壓板固定在加工中心上,并考慮到支撐板的彎曲變形，在其后面增加了兩塊三角肋板，支撐板與三角肋板、底板之間通過螺栓進行連接。夾緊壓板通過銷釘、側板分別與氣缸活塞桿、氣缸體進行連接，從而組成平面四桿機構。夾緊時,活塞桿向上施加推力，夾緊壓板夾緊工件;松開時，活塞桿向下運動,夾緊壓板松開工件。 2夾具強度分析在夾具設計過程中，涉及到的尺寸參數包括各個板的長寬高及其相對位置、支撐立柱的直徑、長度及其分布位置、氣缸的分布位置等，這些尺寸參數是憑經驗確定的，在進行結構設計完成之后還要對其進行強度分析，驗算夾具是否滿足受力、變形要求。為此,首先對工件平面銑削和鉆孔銑削時的受力情況進行了分析與計算，然后利用有限元軟件ANSYS Work-bench 分析了工件夾具系統的應力變形分布規律。海天精工備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：(1) 通過對工件結構及加工工藝分析，設計了針對薄壁件的CNC加工中心夾具。(2) 通過對工件夾具系統進行平面銑削和鉆孔受力分析和計算，完成了平面銑和鉆孔強度計算。計算結果表明，平面銑削過程中，夾具強度足夠,總體變形也符合要求;鉆孔過程中，夾具強度也足夠,但由于軸向力過大，夾具變形相對較大，為此,在增加了橫向支撐板，重新分析后，結果表明變形減小。模態分析結果表明，夾具工件系統剛度足夠。為提高系統剛度，提出了在夾具系統模態變形較大處進行結構改進的方案。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！

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