周耀文 ! 赵滨红 $ 哈尔滨第一工具有限公司 ’ 黑龙江 哈尔滨 %’**)* %
摘
要 & 针对生产中军品零部件部分外形尺寸 ) 圆柱孔位置精度超差的问题 ’ 设计了一种 专 用 检具 ! 通 过 实例 介 绍 了检
具的设计原理 ) 结构及应用 ’ 从而实现了快速 ) 准确的检验 ’ 降低了产品的返修率 !
哈尔滨第一工具有限公司近年承接了部分军品组件 的加工任务 ! 军方提供的产品图样对产品尺寸偏差 ) 形位 公差提出了较高的精度要求 ! 由于组件的质量直接关系 到整体产品的使用性能和人身安全 ’ 也关系到制造企业 的质量信誉 ’ 因此 ’ 严格按产品图样加工零部件 ’ 认真 ) 准 确地检验产成品以期达到规定的要求至关重要 ! 为方便 快捷地检验产品 ’ 我们设计了专用检具检验零部件及组 装件 ’ 保证了合格产品的输出 !
! 快速检验盘类零件 )框架类零件的外形尺寸 ! "快 速 检 验 盘 类 零 件 )框 架 类 零 件 的 孔 间 距 )孔 位
置度 !
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状况分析 产品现状 & 零部件材料为铝板和绝缘板 ’ 与我厂生产
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ检具设计与制造 设计原理 检具的主体为一个底盘 ’ 根据尺寸公差的要求设计
的 刀 具 产 品 相 比 ’ 除 原 材料 不 同 外 ’ 在 零 部 件 形 状 ) 结 构 方面也存在很大差异 ! 军品零部件多为带孔框架结构 ) 带 孔盘 类 薄 板 件 等 ’ 此 类 零 部 件 易 变 形 ’ 加工 难 度 大 ’ 检 验 难度大 ! 初期试制的零部件约有 )*’ 在装配时达不到设 计要求 ’ 大量返修 ’ 造成较大的人力 ) 物力的浪费 ! 检验 现 状 & 军 品 组 件 由 盘 类 ) 框 架 类 ) 套 管 类 等 ( 大 类 共 计 )& 多 个 零 部 件 组 成 ! 其 中套 管 类 零 部 件 尺 寸 偏 差 ) 形位公差等可用游标卡尺 ) 千分尺 ) 百分表 ) 万能角度 尺 ) 量规等通用量具直接检验 ! 盘类 ) 框架类零件的部分
在加工中心上 # 机械手自动换刀的速度与可靠性直 接关系到生产效率和整个机床的可靠性 # 是机床制造厂 和用户都十分关注的问题 $ 通常自动换刀机构是采用液 压 或 气 动 元 件 驱 动 % 油 缸 或 气 缸 & 齿 轮 齿 条 等 ’( 机 械 手 的 抓刀 % 拔刀 % 转位 ! 换刀" 动作都需要由检测元件检测确认 后 才 能 进 行 下 一 个 动 作#由 于 受 液 压 ! 气 压" 工 作 压 力 和 检测元件可靠性影响 # 存在刀具的交换速度不高 % 结构尺 寸较大且容易出现故障等缺点 $ 我厂生产的 )*+!, 型立 式加工中心自动换刀机构 # 采用了先进的组合式凸轮控 制机构 # 克服了以上的不足 # 具有结构紧凑 % 运行可靠 % 换 刀速度快 ! 换刀速度 -.$ /" 的特点 # 现作以介绍 $
一 套 通 ) 止 端 检 验 芯 轴 ’ 用于 检 验 零 部 件 外 形 尺 寸 * 根 据 形 位 公差 的 要 求 设 计 一 套 检 验 圆 柱 孔 位 置的 检 验 芯 轴 ’ 用于检验零部件的形位公差 ! 具体设计如下 & $ *% 外形尺寸检验 ! 按外形尺寸允许的最大 ) 最小极 限 值 ’设 计 通 端 )止 端 检 验 芯 轴 *设 计 一 专 用 检 具 底 盘 与 检验芯轴配合使用 ! 用通端检验芯轴检验时 ’ 工件应在检 验芯轴内侧 ’ 顺利通过检验 ’ 即外形尺寸不超过图样规定
关键词 & 位置度 * 角度公差 * 底盘 * 检验芯轴 * 定位孔 中图分类号 &!"#$% 文献标识码 &! $ $##’% #&%#’((%#) 文章编号 &"##$%$&&&
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引
言
检验项目不能用通用量具直接检验 ’ 间接检验的误差较 大 ! 因此 ’ 设计专用综合检具 ’ 快速检验零部件的关键项 目 ’ 保证检验精度势在必行 ! 解决 方 案 & 为 适 应 生 产 需 要 ’ 保 证 检 验 精 度 ’ 经 分 析 零部件的特性 ’ 确定重点需解决通用量具不能直接检验 的检验项目 ’ 以实现快速检验 ! 综合检具应具备如下检验 能力 &
可靠 $
关键词 & 加工中心 ) 自动换刀机构 ) 凸轮机构 中图分类号 &#$!%& 文献标识码 &# ! !""(" %"&%’()&%! 文章编号 &$%"!&!’’’
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引
言
花键轴 !+ 上的机械手 ! 由机械手体 --% 销轴 -# 和弹簧 -! 组成" 完成抓刀与换刀动作 $ ! -" 松刀与夹刀 & 盘形凸轮 " 压在滚子 !# 上 # 使增压 活塞 !! 向下移动 # 压力油通过管路使松刀油缸活塞向下 移动 #推动夹紧杆松开夹刀的弹簧完成松刀动作 $ 夹刀是 通过主轴内的一组碟簧完成的 $ ! 0" 拔刀与送刀 & 槽形凸轮 1 通过滚子 2 带动拨叉 !" 摆动 #由滚子 !$ 使花键轴 !+ 上下移动 #带动机械手完成 $ ! ," 刀具的自动锁紧 & 机械手体 -- 内装有销轴 -# 和 弹簧 -! # 当机械手在上限位置时 # 销轴 -# 可以压 缩 弹 簧
’ 改进正弦加速度 (# 这种运动规律 不但使滚轮始动和停止的瞬间角速 度 为 " # 而 且 角 加 速 度 也 为 "# 这 就 避免了刚性冲击和柔性冲击 # 可以
机械工程师
!""! 年第 " 期
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万方数据
设计与计算
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盘类零件尺寸公差 ) 形位公差综合检具设计
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停
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机械手转 停
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就应重新调整凸轮组的工作循环图 ! 计算 结 果 表 明 $ 计 算 过 程 略 %’ 松 刀 和 夹 刀 时 机 械 手 已能抓住刀具 ’ 拔刀和送刀时 ’ 刀具拉钉与主轴锥孔不会 发生干涉 ’ 整个换刀过程是安全可靠的 !
机械手转
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保证高速运转下平稳地工作 ! 盘形凸轮和槽形凸轮的从动件运动规律为 " 余弦加 速度 #! $! % 自动换刀机构工作循环的分析 凸轮组的工作循环图如下 &
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蜗杆凸轮
没有 结 束 ’ 松 刀 已 经 开 始 ’ 夹 刀 没 结 束 ’ 机械 手 已 开 始 回 原点 ’ 拔刀没有结束 ’ 机械手开始换刀 ’ 换刀没有结束时 ’ 送刀动作已经开始 ! 这里有两个问题必须注意 & 第一 ’ 松 刀和夹刀过程中机械手能否抓住刀具 ( 第二 ’ 拔刀和送刀 时刀具拉钉的运动轨迹与主轴锥孔是否干涉 ( 若有问题
!!!!!!!!!! 作者简介 & 王振宇 $!"#!$ %’ 工程师 ’ 主要从事金切机床设计及研究 !
收稿日期 &(!!"#$!#$$
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机械工程师
$##% 年第 & 期
万方数据
快速可靠的自动换刀机构
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 王振宇， 江崇民， 李德秀 齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司,设计院,黑龙江,齐齐哈尔,161005 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 2006(4) 1次
引证文献(1条) 1.邵俊鹏.韩旭 重型立车盘式刀库精确度研究[期刊论文]-哈尔滨理工大学学报 2009(z1)
本文链接：/Periodical_jxgcs200604070.aspx
机械手转
$’% 抓刀 ),%
盘形凸轮 槽形凸轮 停 停
%+*% 换刀 .,%
停 拔刀 停 送刀
$’% 回原点 )’,%
夹刀
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停
松刀
"#$%& 型立式加工中心在黑龙江省模具制造中心经
过 ’ 年多的使用证明 ’ 其自动换刀机构设计是成功的 !
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从凸轮组的工作循环图可以看出 ’ 机械手在一个换 刀过程中有几个区段是两个凸轮同时工作 & 机械手抓刀
-! 进入花键轴 !+ 下端的孔内 $ 机械手就能抓住 和 放 开
刀具 $ 换刀时机械手离开上限位置 # 杆 !- 与盖 -0 之间出 现间 隙 # 弹 簧 !1 推 动 锁 紧 轴 !2 上 移 # 将 销 轴 -# 顶 住 不 能后退 # 刀具自动锁紧 # 这样就保证了机械手在旋转换刀 时 # 手爪中的刀具不会被抛出 $ 送刀结束 # 机械手回到上 极 限 位 置 # 杆 !- 顶 到 盖 !0 上 # 同 时 将 锁 紧 轴 !2 压 回 到 初始位置 #解除了对刀具的锁紧 $ 刀具交换过程如下 & 在机床加工中 # 刀库预先按程序 中的刀具指令将准备交换的刀具转 到换刀位置 # 加工完毕执行换刀指 令 # 主轴箱上升到换刀位置 # 机械手 的手臂逆时针旋转 +$! # 两个手爪同 时抓住主轴和刀库中的刀具 ! 机械 手向下拔出刀具 ! 机械手臂逆时针 旋转 !2#!! 机械手上升将新刀插入 主轴 # 旧刀插入刀库 ! 机械手臂顺 时针旋转 +$! 回到初始位置 # 同时机 床开始下一道工序的加工 # 换刀过 程结束 $