弹簧夹具的加工工艺

2024-07-24

弹簧夹具的加工工艺（精选6篇）

弹簧夹具的加工工艺第1篇

1 夹具的基本概念

1.1 什么是夹具

夹具是加工时用来迅速紧固工件, 使机床、刀具、工件保持正确相对位置的工艺装置。也就是说工装夹具是机械加工不可缺少的部件, 在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下, 夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

夹具又称卡具。从广义上说, 在工艺过程中的任何工序, 用来迅速、方便、安全地安装工件的装置, 都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见, 常简称为夹具。

1.2 夹具的运用及优点

在机床上加工工件时, 为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求, 加工前必须将工件装好 (定位) 、夹牢 (夹紧) 。应用机床夹具, 有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本;有利于改善工人劳动条件, 保证安全生产;有利于扩大机床工艺范围, 实现“一机多用”。

夹具通常由定位元件 (确定工件在夹具中的正确位置) 、夹紧装置、对刀引导元件 (确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向) 、分度装置 (使工件在一次安装中能完成数个工位的加工, 有回转分度装置和直线移动分度装置两类) 、连接元件以及夹具体 (夹具底座) 等组成。

夹具在电子厂商使用也是非常高的, 在生产中为了提高生产效率和产品质量, 在生产的中段和后段就常用工装夹具来进行功能测试或者辅助装配 (能装配出固定的外形及高度等) 。

1.3 弹簧夹具的特点

弹簧夹具有很多的特点, 但是在不同的行业中也并非包含这样的特点, 但是在我们实习的公司中这样的夹就能体现出这样的特点, 比如说弹簧夹具具有很好的松紧的特性, 再比如说这样的夹具具有专一性, 只针对一种零件使用, 具有很高的精密性。因为我们的加工零件比较的特殊, 所以我们利用弹簧夹具来有效的克服了零件脱落的情况, 同时我们还大大的提高了零件的精密度, 比一般普通的夹具要紧密使用的多。

2 弹簧夹具的加工工艺分析

2.1 弹簧夹具的零件图

2.2 下料

因为没有直径为φ274的材料, 所以我们就只能用聚甲醛的板材去下料, 首先将板材下成一块四边形, 但因为要将四边形车成圆形就会很费时间, 所以要将这块板材继续进行切割, 最后成多边形, 这样就大大节约了粗加工的时间, 我们将这块料切割到内切圆直径为φ300。

2.3 选择夹具

我们在下好材料之后, 要选择一个适合于工件装夹方法的夹具, 因为零件的形状比较特殊, 所以不能选择用三自定心卡盘去直接装夹, 因此我们只能选择用顶针去装夹工件, 将三爪卡盘收到合适位置将顶针装于尾座, 之后尽量将材料放于中心用顶针固定。

2.4 找正

工件装夹完毕后, 我们要进行找正, 因为工件为多边形, 所以我认为可以利用刀具的刀尖部位当做一个参照点, 来对我们的工件进行找正, 首先将刀用中拖板摇到靠近工件的一个棱角, 之后用手转动主轴, 观察刀尖是否切到每一个棱角的尺寸相同, 如果发现刀尖与工件位置切削深度跳动较大, 那么这时我们应该用橡皮小饼轻轻敲打工件, 使之被切削深度相对均匀, 大概在2~3mm左右为合适。

3 弹簧夹具的加工工艺过程

3.1 外圆粗车加工

找正的工作完毕之后, 我们要开始进行工件外圆的粗加工, 首行我们应该选择好刀具, 为普通的粗车刀, 调好刀具位置中心之后锁紧刀具, 之后进行粗车、粗车时先要对刀, 将刀具摇到2件外轮廓也就是X轴, 因为材料内切圆为φ300, 而我们的零件要求尺寸为φ274, 所以我们还有26mm的余量, 将刀直接打进, 再接下来第二次进刀, 因为去除了棱角, 所以这次可以进得多一些, 进到10mm, 最后一次进刀要留5mm的余量, 将工件加工到φ279。在加工的过程中应注意, 因为工件是预持的方法, 所以尾座会比较靠前, 会挡住溜板箱运动, 我们只能移动小拖板去加工未加工到的外圆。加工完外圆之后, 因为要保正工件的平行度, 所以要在工件的端面切削2~3mm深度。

3.2 内孔加工

在我们加工工件的内孔之前, 我们应该先选好对应的内孔刀具, 将刀具装夹好, 接下来换反爪来直接夹持工件, 加工孔之前我们要钻孔, 换上一把φ40的钻花, 打进工件深度为38mm, 也就是钻花碰到工件表面进7圈多3mm, 之后在换内孔刀来加工, 首先要对刀, 先对Z轴, 使刀碰到工件端面时摇动小拖板, 让大拖板的读数为一个整数, 以便计算。再一次对刀, 对X轴, 用内孔刀碰到φ40的内孔壁, 记下中拖板数据, 之后因为钻花头部尖成锥形, 所以孔也为锥形的, 所以沿着对好的X轴慢慢移动, Z轴进刀到39.5mm深的地方, 摇动中拖板直接加工到φ44的地方, 进给为4mm, 深度直接到44mm深, 摇动中拖板对孔底进行修平, 第一个孔加工完毕。接下来加工第二个台阶, 尺寸为φ200, 减去第一个孔的直径φ44, 我们要切削的量为156mm, 我们再一次去对刀, 将刀摇到φ44孔的内壁去碰, 然后记下中拖板的数据, 每次进刀量为15mm, 切10刀, 深度为22, 因为Z轴的坐标改变了, 所以我们要重新进行对刀, 记下大拖板的数据。每次进刀深度为21.5mm, 最后一刀进刀量为6mm, 深度到22mm处摇动中拖板将面修平, 第二个台阶加完毕之后要连继加工两个台阶, 而且一个过渡的台阶, 还要一定的角度, 所以选择将刀座变换一个角度, 将刀座螺母拧开, 顺时针板动刀座至80度, 之后将刀板用来进行台阶φ231的车削, 首先对刀, X轴用刀去碰φ200孔的内壁, 记下中拖板的数据, 再对Z轴, 记下中拖板的数据, 每刀进给量为10mm, 切3次深度为7.4mm。之后移动中拖板至φ220处, 再摇动小拖板对斜面进行加工, 加工完毕后, 最后对13度的斜面进行加工, 将刀架的螺母拧开, 顺时针将刀架扳到77度的地方, 固定好刀架, 将刀移到靠近φ44孔约10mm的地方, 摇动小拖板, 对角度为13度的斜面进行加工。直到快接近孔φ200深度的约2mm的地方, 反向退刀加工斜面至孔φ200处斜面加工完毕, 最后为保证平行度, 在端处刀削约20丝, 然后进行倒角, 最后加工外圆至φ65处, 因为毛丕为φ80厚, 所以可夹持。

3.3 打孔攻丝

按照图纸要求, 需要在φ100外打孔, 在中心打一个小径为φ8的通孔, 大径为φ20的沉头孔, 第一个方法可以用再划线规画之后用台钻打孔, 第二个方法可以用尾座上已有的孔来描点, 进行打孔, 打完孔之后用丝攻进行攻丝。

3.4 锯槽

按图纸要求我们现在开始锯槽, 我们的工件有大的还有小的, 我们要经过计算, 来确定我们的槽到底要开几条, 我们先用孔的直径去乘3.14算出圆的周长, 再用算出来的周长去除槽的条数, 大概数值长度在18到19之间。大概的值求出来之后再用360°去除槽的条数, 算出每一半槽的角度平均分配。之后我们将零件夹在分度头上面, 选好2mm宽的卧铣刀片后, 启动铣床开始加工夹具。

通过夹具的制作与使用, 经过我们的观察, 这样的夹具在使用的过程中, 因为材料使用的不同, 会导致各种的变化。我们使用聚甲醛为工件材料, 因此在做夹具的时候, 应该将夹具的尺寸放大一些, 因为这样的材料会有一定的变形, 在加工过程中温度较高, 加工完毕后就会产生变形。如果我们用铝来作为夹具的材料, 那么就一定要按照尺寸要求来做, 因为铝的形变量会小一些。铝是用来做这样的弹簧夹具相对较好的材料。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求, 企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。

参考文献

[1]王绍俊.机械制造工艺设计手册, 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1981.

[2]刘文剑, 曹天河.夹具工程师手册.黑龙江科学技术出版社, 1987.

[3]卢小平.数控加工与编程.电子科技大学出版社, 1999.

弹簧夹具的加工工艺第2篇

关键词：连杆零件；机械加工工艺规程；专用夹具及其设计

1.引言

近年来，我国机械制造业随着科学技术的不断进步，得到了飞快的发展，也取得了较好的成效。机械制造是制造具有操作功能的零件和产品，其产品和零件在生活生产中可以直接被人们所使用，在社会中占据着举足轻重的地位，为国家的生活生产活动作出了巨大的贡献。连杆零件经常运用于我们的生活中，是活塞式压缩机、发动机重要的零件之一，其力学性能较好，使得机器在运行过程中，有足够的强度和刚度，能保证机器运行的效率。本文就连杆零件的机械加工工艺的规程和专用夹具的设计进行讨论分析。

2.连杆零件的机械加工工艺规程

2.1机械加工工艺规程设计

一般来讲，连杆零件的机械加工工艺规程包括：分析零件工艺性、选择毛坯的制造方法、选择基面的水位和高程的起始面、制定相关的工艺制造路线、确定各工艺的制造设备、刀具和夹具等、确定工序的切削用量，最后完整的填写工艺文件。这些步骤和环节紧紧相扣，缺一不可，为工艺生产奠定了坚实的基础。

2.2连杆的工艺性分析及生产类型的确定

连杆是机构中两端分别与主动和从动构件衔接，达到传递运动和力的目的，连杆工作的条件要求连杆具有较高的力学性能。这就对连杆机械加工工艺有了严格的要求。在连杆机械工艺性方面，应从其焊接性能、成型性能、铸造性能、热处理性等方面考虑，以保证连杆的强度、硬度、刚度和韧度，同时，还应该注意反映连杆进度的参数，如连杆大小头孔中心距尺寸进度、连杆大小头孔平行度等。由于连杆使用的比较广泛，生产类型一般为大批生产，因此在生产中，可以根据生产类型和生产条件，采用先进的制造方法，对此进行机械制造。

2.3拟定连杆工艺路线

连杆的工艺路线是描述机械制造中的操作顺利的技术。一般来说，连杆的机械制造的一项集很多工序为一体的制造工艺，为了完成连杆制造，需要进行一串的连续动作。制定出科学完善的工艺路线，对机械制造的有序进行有着重要的意义。对于连杆工艺路线，可拟定设计为：铸造—时效处理—铣上下2端面—铣下面侧面—钻孔—镗孔—钻孔—沟槽—铣宽槽—质检—入库。制造工艺却不是一层不变的，企业可根据自身的实际特点，对其中的环节进行增加、减少、交换和改变等。

2.4加工余量、工序尺寸和公差的确定

连杆机械制造工序的加工余量应该选择最小的加工余量，其目的是为了缩短加工时间，降低制造成本。加工余量必须保证能达到规定标准的精度和表面粗糙度。当然，加工连杆零件的尺寸越大，加工余量就越大，切削力、内应力引起的形变也会随之增大。因此，在选择加工余量和工序尺寸时，可以引入工序尺寸公差来进行经济加工精度范围的判断，以保证选择最佳的连杆零件的加工余量和工序尺寸。

2.5切削用量、时间定额的计算

切削用量是连杆零件机械制造过程中所采用的切削速度、切削深度和进给量等参数。可利用公式：vf=f.n=ɑf·z·n（n为工件或刀具的转速（转/分）或每分钟行程数（双行程/分）；z为多齿刀具的齿数），对其参数进行计算。针对时间定额的计算，可以根据粗铣槽底面和两侧面、半精铣槽底面和两侧面的时间计算公式：tj=（1+1a+1b）/fmz计算出基本时间。当然，每道工序时间还包括布置时间、休息与生理需要时间等，由于连杆零件机械生产类型为大量生产，其时间可以忽略不计。

3.连杆零件机械制造工序专用夹具的设计

3.1定位方案及定位误差分析

定位基准的选择应该尽量符合基准重合原则，但是对于工件槽深的要求来说，选择所加工槽相对的另一端面为定位基准，不重合的误差为ΔB，ΔB为两端面间的尺寸公差0.1mm，加工的槽深公差为0.4mm。槽角度位置为45±30’，工序要求的是大孔中心为基准，与两孔连线为45±30’。这样的定位方案，完全符合基准重合，使其定位精度比较高。

3.2夹紧机构

设计加紧机构时，应该充分考虑动作迅速可靠，加紧点接近被加工部位，提高生产效率，保证加工质量。因此，可以采用两个手动螺旋压板，夹紧点选择在大孔端面，同时把防转销设置在压板外侧，使其使用方便，进一步满足加工需求。

3.3对刀及夹具的安装方案的确定

在夹具设计安装方案时，可以拟定夹具机构方案或者绘制夹具草图，这对于设计定位装置，确定工具安装位置有很大的作用。由于槽的加工要保证刀具方向的位置，为了快速准确的对刀，必须使用直角对刀块。夹具在安装时，采用一对定位键定向，用螺母加紧两端耳座的T形螺栓，以保证对刀块的方向和工作台纵向方向一致，进一步提高槽深进度，使得加工质量得到保证。

3.4夹具体

夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，让其能占有正确的位置，以接受施工或者检测。夹具体一般夹具上较为复杂的元件，不仅要考虑安置在夹具中所需要的各种元件，还要考虑工件的装卸和机床的固定较为方便。因此在设计夹具体的时候，应该满足一些基本要求：1）重量较轻，便于操作；2）有良好的强度、刚度等力学性能；3）应吊装方便，安全使用；4）结构和尺寸都较为稳定，有一定的精度；5）排屑方面，保证机器性能。

3.5方案综合评价和总结

在连杆零件专用夹具设计方案进行综合评价，该夹具结构比较简单，操作方面，不仅可以提高加工效率，还可以保证加工质量。采用手动加紧装置，直角对刀块可以使夹具在连杆零件加工前很好的对刀；同时，两对定位键可以使整个夹具在机床工作台有正确的安装位置，装卸比较方便，保证了加工精度，提高生产效率，扩大机床使用范围，减少成本投入，进一步提高了加工质量，达到了加工的目的。

4.总结

总而言之，连杆零件设计加工，包括了加工工艺规程和夹具设计。因为连杆工作条件要求比较高，在连杆的设计时，应该选择合适的机械定位基准，分析连杆的工艺性，拟定工艺制造路线，较准确的确定加工余量和切削用量；对夹具进行专业的设计，严格的考虑夹具定位的误差，进一步提高加工精度，减少成本，降低劳动力，确保连杆零件制造的质量。（作者单位：重庆市凯喆机械配件厂）

参考文献：

[1]贾会会.数控加工工艺规程与夹具设计的问题研究[J].机电产品开发与创新，2012，05：175-177.

[2]徐晋之.“钻床夹具设计”零件的机械加工工艺过程及工艺装备[J].科技传播，2013，03：169+120.

[3]许自英.车床专用夹具设计的分析与加工[J].硅谷，2012，12：130-131.

一种薄壁零件的加工工艺及夹具第3篇

1 工艺分析

弹性卡套 (材质00Cr19Ni11) 结构 (如图1) 所示, 根据毛皮料尺寸和我厂的加工设备对其加工工艺进行分析总结。产品在数控车床加工可分成两道工序, 首先以端面为定位面, 卡外圆加工端面, 里孔, 及里孔密封槽;然后撑里孔, 车另一端面, 加工外圆弧, 倒角。

2 夹具设计

加工过程明确后, 开始设计制作工装。因为产品壁薄, 此材质硬度偏低, 工装在卡紧和撑里孔加工时候, 既要保证产品卡紧又不能变形。这就要求在保证卡紧工件前提下, 卡紧力不能过大, 卡头与工件接触面积也要足够大。为此, 将卡头加工成工作状态下与产品卡紧面尺寸相近的形状。分别用两种装卡形式的夹具卡头卡紧毛坯及半成品, 完成整个产品加工过程, 同时还要保证卡具更换方便。

经过工艺分析和数控车床的实际使用情况, 设计和制造了尾部结构均相同, 卡头结构不同的夹具, 通过更换卡头完成成品制作。为了提高效率, 减少卡具更换频次, 以及因更换频次高而产生的误差, 经过实际生产运行, 两道工序以两台数车为一组分别加工, 加工出来的成品效果更好, 效率更高。

3 夹具结构

该夹具由1-风缸, 2-风缸托, 3-拉杆, 4-卡盘, 5-卡头, 6-调压阀等六部分组成

卡紧夹具:特制卡头加工成与弹性卡套外形尺寸相同但公差尺寸比产品毛坯尺寸略大的定位结构 (如图2) , 为了保证尺寸精度和同轴度, 卡头与工件之间起到卡紧和定位的尺寸必须在组装后在数控车床上加工完成。

撑里孔的夹具:卡头加工成与内孔尺寸相同, 公差尺寸比产品尺寸略小的定位结构 (如图3) , 同样, 为了保证尺寸精度和同轴度, 卡头与工件之间起到撑里孔和定位的尺寸必须在组装后在数控车床上加工完成。

4 夹具结构特点

该卡具卡外圆卡头是利用自定心卡头受力后的均匀弹性变形, 实现对工件的自定心卡紧, 这种自定心卡紧卡具, 卡紧行程小, 但定心程度较高 (撑里孔的夹具结构相同受力方向相反) 。

5 工作原理

把该夹具工装固定在车床上, 再将工件固定在卡盘上的特制卡头上, 自定心部分夹紧, 保证动力卡盘能实现正常夹紧、松开动作;通过调压阀控制风缸输出压力, 保证工件夹紧;卡好工件, 启动数控车床;加工结束后通过调压阀松开卡头, 取下工件即可 (撑里孔的原理相同受力方向相反) 。

6 使用效果

使用此工装夹具加工产品, 夹紧力更加稳定, 能大幅提高单机效率。操作轻松, 装卸省力, 夹紧、松开动作只需5秒完成。夹持定位精度高, 大幅度降低成品报废率。生产效率高, 互换性较好, 通用性好, 应用广泛。

7 注意事项

7.1 夹具使用时, 操作压力不能超过3.0kg压力, 以防止弹性卡套变形。

7.2 卡头经过长期使用磨损后, 应及时更换, 配上新的卡头, 以保证弹性卡套精度, 从而保证产品质量。

8 结论

通过此夹具设计, 可以完成大批量产品加工, 且性能可靠, 制造成本低, 加工效率高, 是比较实用的产品加工夹具。

参考文献

通用高效内夹式弹簧夹具设计第4篇

由于市场的竞争越来越激烈，产品推向市场的周期越来越短，产品更新换代的速度越来越快，因此必须在最短的时间内设计并制造出高效的夹具，以使自己的产品迅速占领市场。如果每个工件都使用一套专用夹具的话，夹具的设计、制造周期相对较长，不但产品的生产周期长，而且零件的制造成本也会大幅度提高，这样就使自己在竞争中处于不利的地位。综合考虑上述因素设计了一种通用高效夹具，它几乎可以用于夹紧各种尺寸和形状的工件，加工质量高并且成本较低。

在加工管圈等工件时，经常遇到如何提高工效的问题，这类工件的共同特点是生产批量较大，而且精度要求高，采用通用夹具即不经济又不方便。为此，我们设计了通用高效内夹式弹簧夹具，解决这个矛盾。该夹具使用方便，广泛适用管圈类零件加工，尤其在批量生产中，有助于降低工件成本。

一、夹具设计中要解决的问题

一是零件精度高，普通夹具难以保证；

二是零件属于批量生产，希望能尽量提高生产效率，减少辅助时间；

三是以上工序中，多次涉及零件的装夹，希望能降低生产者劳动强度；

四是希望开发一套适用于同一类型零件加工安装的夹具。

二、解决方案

1. 设计专用夹具

通用高效内夹式弹簧夹具见图1。

2. 夹具工作原理

该夹具的工作原理如图2所示。泵电机启动，电磁单向阀的电磁铁不工作，不给夹具系统供油，直到压力达到压力继电器设定上限（5.6MPa）时，压力继电器2发出讯号，打开电磁单向阀，系统才开始向液压缸供油，推动液压缸活塞向左移动，活塞通过连杆与内夹式弹簧夹具螺塞拉杆2连接，带动螺塞拉杆移动，内夹式弹簧夹具螺塞拉杆2向左移动同时通过右端螺纹与弹簧夹头5连接，带动内夹式弹簧夹具弹簧夹头5向左移动，由于内夹式弹簧夹具弹簧夹头5端部开有槽并设有锥度，内夹式弹簧夹具弹簧夹头5左移过程中受到内夹式弹簧夹具壳体3锥度作用，进行收紧，实现自定心，达到夹紧工件目的，电动机停止工作。

1-M16内六角螺丝2-螺塞拉杆3-M12内六角螺丝4-壳体5-弹簧夹头6-定位环7-定位环座8-M10内六角螺丝9-工件

此时，由于电磁阀的单向作用，夹具处于系统保压状态。当夹具系统压力降至压力继电器1设定下限时，压力继电器1发出讯号，启动电动机给系统补压。夹具放松时按下二位二通换向阀，使其接通在右位，液压缸与油箱连接，进行卸压，液压缸由于弹簧力的作用而复位，压开工件。

3. 夹具安装方法

以内夹式弹簧夹具壳体4左端凸台外圆定位到卡盘连接板，通过6个内六角螺栓M12与卡盘连接板连接实现夹紧。

4. 工件安装方法

工件以工件端面和外圆为定位基准进行定位，利用液压缸产生的拉力，使弹簧夹头收紧，产生的夹紧力，进行夹紧。

5. 夹具特点

（1）结构简单，制造容易，操作方便。

（2）夹具调整后，长期稳定可靠。

（3）使用液压为夹紧力，可实现无级调压，调整方便。夹具采用了液压夹紧系统，这种系统动作迅速、反应快，并且可以实现自动化控制，以便实现自动化生产。可以通过增加调整压力继电器方式提高夹紧力，解决液压系统夹紧力变化的问题。

（4）夹紧方便，效率高。

（5）因为夹具具有自定心功能，不用反复对刀，一次对正后，只需装夹工件，按序操作，即可保证精度。

（6）夹具采用模块化设计，更改小部分零部件，即可加工同类，不同尽寸的零件。

（7）零件加工过程，几乎所有的安装都可用同一套夹具，有利于夹具的生产制造。

（8）本设计夹具的定位装置采用了定位环和弹性夹头结构。通过更换不同的尺寸定位环和弹性夹头，即可加工外圈直径为30~60mm管圈零件。

本夹具具有自身的优势，即“通用”和“高效”。当装夹同一类型不同尺寸工件时，只要更换不同的弹簧夹头和定位环即可，而传统加工方法其中三爪卡盘装夹后，又要进行重新对刀校正，效率低下。通用高效内夹式弹簧夹具，装夹后，不用重新对刀，采用液压系统作，装夹时间短，效率高。采用论文所述的夹具缩短了辅助时间，避免了大量的计算，大大提高了生产率，非常适合大批量生产使用。

通过上述分析可知，采用该结构的夹具在技术性和经济性方面具有明显优势。这种夹具的定位可靠，夹紧迅速，可以实现自动化操作。它既可以用在单件加工上，也可以用在批量生产上。由于采用了模块结构，可以在现有主体结构的基础上更换有关模块，使其能够用来夹紧同一类型不同尺寸的零件，这样它的应用范围就可以进一步扩大，因此具有良好的经济效益。实践证明，应用该夹具在机床上加工该工件，装卸方便快捷可靠，劳动强度低，生产效率显著提高。

关于膜片弹簧冷加工工艺技术的研究第5篇

而膜片弹簧属于离合器盖总成的关键零件, 为了提高离合器盖总成的产品质量, 为了提高膜片弹簧的冷加工水平, 所以我们对膜片弹簧的冷加工工艺技术进行了深入研究。

1 膜片弹簧冷加工工艺流程的解析及优缺点分析

膜片弹簧的冷加工工艺流程的设计首先要考虑工厂的实际情况, 比如冲压设备的吨位, 设备的布置情况, 产品批量加工的大小, 产品开发周期的长短, 人员的综合素质, 产品加工的安全性, 然后要考虑产品的加工效率, 流转效率, 产品的加工质量等。

1) 小规模、小吨位冲床、产品开发周期短工艺流程, 一般按进料检验、剪料、冲工艺孔、切边、车外圆、车外圆圆角、冲窗口、冲分离指槽、冲中孔、入库进行设计。

某个产品刚开始生产时难免数量可能会较少, 或者产品开发周期较短, 或者企业刚开始组建就会设计一些简易的模具、通用的模具进行加工。

剪料时先剪成方块料, 然后通过小冲床在方料中间冲出一个￠20~￠25左右的工艺孔, 然后用较小的冲床通过一个1/4圆的切边模把方料切成一个大致的圆形。

然后以工艺孔为基准把多件膜片弹簧串起来进行外圆加工, 然后以工艺孔及其冲出的窗口为基准分多次冲出其余的窗口, 然后以工艺孔及2个以上的窗口为基准分多次冲出膜片弹簧的分离指槽, 最后以外圆为基准冲出膜片弹簧中孔后入库。

a.优点:模具投入少, 模具通用性强, 设备成本低, 新产品开发周期短。

b.缺点:一道工序分多次完成, 加工效率较低, 膜片弹簧窗口位置度及分离指槽位置度存在一定偏差。

2) 大规模、大吨位冲床高效工艺流程, 一般按进料检验、落料冲中孔、冲窗口、冲分离指槽、挤窗口圆角, 车外圆、入库进行设计。

落料与中孔一次冲出来, 外圆及内孔同心度可以保证, 冲窗口以中孔及其冲出的窗口为基准分较少的次数或一次性冲出, 冲分离指槽以中孔及其冲出的窗口为基准分较少的次数或一次性冲出, 以中孔及其窗口为基准分多次进行窗口圆角挤压, 单片装夹车外圆圆角后入库。

a.优点:膜片弹簧落料与冲中孔一次性冲出, 内外圆同心度有保证, 冲窗口及冲分离指槽的次数减少, 提高了生产效率。

b.缺点:由于膜片弹簧落料与冲中孔一次性冲出, 设备投入较大, 模具加工周期较长, 没有冲工艺孔, 在冲分离指槽时易产生扭曲, 对膜片弹簧内外圆的同心度有一定的影响, 对窗口及分离指的位置度有一定的影响。

3) 大规模、大吨位冲床高效高质量工艺流程, 一般按进料检验、落料冲工艺孔、冲窗口、冲分离指槽、挤窗口圆角、挤外圆圆角、冲中孔、入库进行设计。

落料同时冲出一个￠20~￠25的工艺孔, 以工艺孔及其冲出的窗口为基准分较少的次数或一次性冲出, 冲分离指槽以工艺孔及其冲出的窗口为基准分较少的次数或一次性冲出, 以工艺孔及其窗口为基准一次性进行窗口圆角挤压, 用模具对外圆圆角进行挤压, 由于以上的冲窗口、冲分离指槽、挤压窗口圆角均有工艺孔存在, 加工的窗口、分离指槽位置度均在0.2之内, 挤压的圆角一致性非常好。最后冲中孔入库。

a.优点:所有加工工序全部由模具实现, 产品质量有保证且一致性好, 适合大批量生产。

b.缺点:模具及设备投入较大, 模具设计水平要求较高, 模具制造精度要求较高, 模具制造周期较长。

2 膜片弹簧冷加工模具分析

2.1 膜片弹簧冷加工模具的分类

1) 按冲裁工序分类, 可分为落料模、冲孔模、冲槽模、挤圆角模[2]。

a.落料———从材料上沿封闭轮廓分离出膜片弹簧;

b.冲孔———从膜片弹簧上沿封闭轮廓分离出废料;

c.冲槽———从膜片弹簧内孔边上分离出废料, 获得需要的形状的工序;

d.挤圆角模———将膜片弹簧的窗口切除少量余料使锐边成圆角。

2) 按冲裁工序的组合程度分类, 可以分为单工序模、复合模、连续 (级进模) 、组合冲模等[2],

a.膜片弹簧的单工序模具主要应用于冲槽、冲窗口、挤圆角工序部分;

b.组合工序模具主要就是落料、冲孔复合模。

3) 按模具有无导向装置分类, 可以分为无导向冲裁模、普通导柱模、导板模、精密导柱模等[2]。

由于膜片弹簧的材料硬度较高, 所以, 所有模具设计中都设计有普通导柱进行导向冲裁。

4) 按冲裁过程变形机理的不同, 一般又分为普通冲裁模、精密冲裁模、光洁冲裁模[2]。

考虑其产品质量及生产成本, 膜片弹簧的冲裁一般采用普通冲裁即可达到要求。

2.2 膜片弹簧冷加工模具设计

1) 膜片弹簧单工序冲裁模结构设计。在一次冲程中只完成一种冲裁工序。

由于膜片弹簧的窗口、分离指槽、挤压圆角较多, 为了减少冲裁力, 冲分离槽、冲窗口、挤压窗口圆角有时也可分多次完成。

a.优点:结构简单, 模具制造也简单, 成本较低。

b.缺点:是生产效率相对较低, 冲裁件位置度、精度相对难以保证。

2) 膜片弹簧落料冲孔模复合模结构设计。膜片弹簧的厚度一般在2~6mm之间, 在设备吨位足够时, 为了提高生产效率, 一般都选择落料冲孔复合模设计。

在一次冲程中同时完成落料及冲孔, 主要是能保证内孔与外圆相对位置的精度, 冲出来的工件平整, 适合大批量生产。

3) 膜片弹簧连续冲裁模设计。模具在一次的冲程中, 在同一副模具的不同位置上, 能完成两种以上有连续性的工序。

该种模具生产效率极高, 更便于自动化设计, 工人劳动强度降低。在厚度较薄 (2mm) 左右的膜片弹簧加工上设计成此类模具实现大批量生产更容易一些。

4) 模具的零部件主要包括工作零件、定位零件、压料、卸料及出料的零件。

下面主要对膜片弹簧的落料、冲孔复合模, 窗口圆角挤压模进行详细介绍。

1———上模板;2、12、17、23———内六角螺钉;3———垫圈;4———上垫板;5———凸模固定板;6———凹模抱板;7———凹模;8、18———聚氨酯橡胶;9———上推料板;10——下推料板;11———凸模;13———凸凹模;14———下垫板;15、22———圆柱销;16———下模板;19———挡料销;20———导柱;21———导套

a.膜片弹簧的落料、冲孔复合模要点分析。

凹模抱板6所取的间隙要合适, 通过热胀冷缩原理将凹模7固定于抱板内时, 根据45钢材料的线胀系数为14.67×10-6/℃[3], 选取一定的过盈量即可;凸凹模13的凹模刃口部分无斜度, 刃磨后刃口尺寸不变, 凹模工作部分强度较好。

模具的挡料销19设计2件即X、Y轴方向各1件, 可提高坯料的定位精度减少材料浪费;聚氨酯橡胶相比普通橡胶不仅强度高、弹性好而且耐油、耐老化, 聚氨酯橡胶8一般压缩量为10~35%, 硬度为 (邵氏) 75度[2]。

1———上模板;2、6、10、11_内六角螺钉;3———上模;4———下模;5———下模板;7———聚氨酯橡胶;8———对中销;9———推料板

b.膜片弹簧的挤窗口圆角模要点分析。该模具相对单个窗口圆角挤压模效率提高数倍, 产品质量一致性好, 工人劳动强度降低, 生产成本降低。

不同型号产品只需更换下模4即可, 下模采用整体式结构, 该下棋加工精度要求较高, 模具材料质量要求较好, 热处理质量要求较好, 若下模凸出部分出现较大崩缺则无法单独更换。

2.3 膜片弹簧模具结构的总体要求

1) 模架应有足够的刚性, 若用45钢板则应经调质处理到26~30HRC, 以避免在冲裁过程中模架发生弹性变形而造成刃口崩缺, 小模架一般采用2个导柱, 大模架一般采用4个导柱。[2]

2) 导向精度要高, 可采用双导向装置, 用小导柱保证卸料导向板及凸凹模的位置精度, 另外可适当使用滚珠式导套提高模具位置精度。

3) 冲裁间隙适当加大一般按0.08~0.12t进行间隙选取, 凸模进入凹模的深度一般为0.1~0.2mm。[2]

4) 模具的卸料装置, 卸料力一般取5~20%的冲裁力, 卸料板也须有足够的刚度, 其厚度可按H= (0.8-1.0) Hd (Hd———凹板厚度) 公式进行计算, 卸料板要求耐磨, 材料一般选取45钢, 淬火, 磨削, 同时要考虑凸模有4~6mm的刃磨量。

固定卸料板比弹性卸料板好, 可避免卸料板对凹模的冲击作用, 如必须用弹性卸料板时必须有导向装置, 以保证对凸模的准确导向, 为防止弹性卸料板在冲裁时冲击到凹模, 卸料板与凸模应的配合为H7/h6或H8/h7。[4]

5) 模具垫板必须经过淬硬至40~50HRC, 进一步减少模具在冲裁过程中的变形, 减少模具变形崩缺的危险。

6) 对于冲裁宽度较小的膜片弹簧分离指槽模具必须进行导向冲裁。

7) 分离指槽的模具冲裁宽度应大于料厚。

3 膜片弹簧冷加工关键技术分析

3.1 膜片弹簧工艺孔加工

由于膜片弹簧属于薄件零件加工, 不管其模具设计得多理想, 加工过程中或多或少总会存在一些变形, 为了把变形减少到最低, 就需要设计冲工艺孔工序, 在冲窗口、冲分离指槽以及挤压圆角的工序中起到把分离指槽连接起来的作用, 在膜片弹簧冷加工未完成之前均处于一个整体, 有效地预防了冲裁力对各窗口、各分离指槽的周向拉伸, 有效提高窗口、分离指槽的位置度及膜片弹簧的平面度。

3.2 膜片窗口圆角加工

由于膜片弹簧是通过在分离指端加载从而使碟簧部分产生位移达到加载与卸载的目的, 通过有限元法分析, 在膜片弹簧的窗口中部将产生最大的拉应力, 由此可见膜片弹簧的窗口圆角加工非常重要, 提高窗口圆角的挤压质量在整个膜片弹簧的加工过程中至关重要, 其加工质量的好坏与膜片弹簧在使用过程中的开裂有着最为紧密的联系。

相比单个窗口圆角挤压, 整体式圆角挤压技术其挤压圆角的形状及一致性均明显改善, 在圆角挤压质量及其加工效率方面也是较为先进的工艺方法。

在满足生产需要及加工质量要求的前提下, 通过合理地选择模具类型, 合理地进行结构设计, 合理地设计工艺流程, 可以达到降低生产成本、提高经济效益的目的。

膜片弹簧冷加工关键技术分析实用性强, 对提高膜片弹簧的冷加工质量效果明显。

摘要：介绍了膜片弹簧冷加工的工艺流程设计, 膜片弹簧冷加工重要工序模具设计, 膜片弹簧冷加工模具设计整体要求, 膜片弹簧冷加工的关键技术分析, 重要工序的模具设计理念在行业内具有领先水平, 模具设计的整体要求在膜片弹簧模具设计中具有一定的指导作用。

关键词：膜片弹簧,工艺流程设计,模具设计,关键技术

参考文献

[1]林世裕, 范海荣, 刘学章, 赵永彬, 周孔亢.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造, 1995.

[2]杨玉英, 崔令江.实用冲压工艺及模具设计手册, 2005.

弹簧夹具的加工工艺第6篇

1 工艺路线的制定

180箱体在实际工作中, 应用较多的是其表面, 对那些重要孔系进行加工的时候也均是通过表面的定位来实现加工精度。所以, 在对该箱体进行工艺路线拟定的时候, 应该着重考虑对重要表面工艺的编排。现分析如下:

1.1 粗、精加工阶段应分开

在粗加工阶段, 主要任务是切除该箱体零件毛坯件的大部分加工余量, 使毛坯件在形状和尺寸上尽可能接近成品的要求。所以, 第一加工阶段要优化箱体机加工工艺结构以此来提高企业的实际生产率;半精加工阶段, 在对于箱体零件不重要表面加工结束后, 同时也准备对箱体的后续精加工;精加工阶段, 确保重要表面能满足图纸上加工要求的同时, 精加工阶段最为主要的目的是保证箱体零件的加工质量;光整加工阶段, 主要分析箱体的零件图纸可以知道哪些表面较为重要, 对于这类表面要求较高的, 需要对其进行光整加工, 这样就可以更高的保证工件的尺寸精度和表面粗糙度。但是这个阶段通常不能改正工件的形状误差和位置误差。

1.2 先面后孔的机加工顺序

在对该箱体零件进行平面加工的时候, 不仅去除掉了毛坯件中的余量, 同时对表面夹砂与铸造时产生的凹坑都有很大的改善。最为重要的是为表面重要孔系的加工提供了基准, 也减轻了在钻孔时因表面不平而产生的振动以及刀具的损耗。因此, 大大提高了机加工效率与精度。

1.3 安排热处理

180箱体材料为ZG50Cr, 形状结构较为复杂, 上下表面较厚, 倾斜的内墙面相对较薄, 因此, 在铸造时冷却速度不一致, 从而导致内应力的产生, 使得表面硬度变大。所以, 在铸造以及加工过程中, 应适当安排调质、时效处理, 从而改变内部金属粒子间的结构, 消除内应力, 减小因内应力而产生的形变。

2 定位基准的选择

在对180箱体零件加工定位基准, 将会直接影响到重要表面间、孔与平面间、孔与孔间的尺寸精度以及位置精度的要求。

2.1 粗基准的选择

按照粗基准的选择原则, 当零件有不加工表面的时候, 应该选取这些不加工的表面作为粗基准;如果在工件的所有表面中相互位置精度非常高且不需要加工的表面, 我们通常选取这类表面作为工件加工的粗基准。

因此, 根据本次设计的箱体结构特点, 现取箱体上表面作为定位基准, 消除X, Y的转动和Z的移动三个自由度。

2.2 精基准的选择

在对精基准进行选取时多涉及基准是否统一, 对于那些设计基准和加工工序基准不相统一的情况下, 要对其尺寸值计算。对于本次箱体零件上表面作为尺寸测量的基准, 同时也为箱体的设计基准, 以此做箱体精基准, 可以让工件的加工满足“基准重合”的原则, 其它的不同表面和多个孔的加工也可以选取上表面来定位, 因此就可以使得整个工艺路线满足“基准统一”的选择原则。另外, 箱体的上表面非常大, 用这个面来定位相对稳定, 在采用手动夹紧方式, 相对来说工作非常简洁、可靠, 操作方便。

根据企业的实际生产, 该生产类型为大批生产, 所以要使用数控加工中心和箱体加工的专用夹具相结合, 尽可能的将工序进行整合以此来提高企业的生产率, 也减少了生产成本的投入。

3重要表面的加工

由图可知箱体表面的基本尺寸基本相同, 但从技术要求是不同的, 箱体的下表面与基座体有着配合关系, 所以表面粗糙度有着较高要求, 表面粗糙度Ra不大于3.2μm。由于箱体上下表面的粗糙度要求高, 从而有利于数控铣床上加工的装夹更加能达到加工的精度。现在对箱体下表面的尺寸计算:

1) A0极限尺寸为:

2) A0的上、下偏差为:

3) A0的公差为:

4) A0的基本尺寸为:

5) A0的最终工序尺寸为:

4 夹具设计

对该箱体零件专用夹具设计的合理性, 将直接影响箱体零件的加工质量, 所以, 在对夹具设计时应考虑其可靠性以及夹紧力大小应满足要求。

4.1 定位元件的放置

由零件立体图可看出, 箱体的上表面和后侧面较为平整, 因此, 在设计夹具时, 主要利用零件的该特点。在夹具体上放置三个支承钉, 与工件上表面接触, 限制工件3个自由度。在夹具体上放置两个支承钉, 与工件后侧面接触, 限制工件两个自由度。还有1个自由度, 将通过夹具体侧面上的支承钉限制。