摘要:由常见的连杆零件,根据两种不同材质的连杆以及技术要求,分别介绍了其加工工艺规程,并做了简单的对比。又介绍了目前较新颖的解裂加工技术。引出了计算机辅助夹具设计方法在夹具生产中的作用;简单介绍了SolidWorks在夹具中的使用方法,并和传统夹具设计方法讨论了优劣。关键词:连杆;工艺规程;裂解加工;计算机辅助夹具设计;SoliWorks
图2工艺流程图经过查阅文献发现,发现一种新的工艺方法,裂解加工法。连杆裂解技术的原理就是利用材料断裂理论,首先将整体锻造的连杆毛坯大头孔人为产生裂痕,形成初始断裂源,然后用特定方法控制裂痕扩展,达到连杆本体与连杆盖分离的目的。其裂解过程如下:(1)在连杆锻造毛坯大头孔内,预先加工出裂解槽,形成初始断裂源,见图3a;(2)在裂解专用设备上首先对连杆大头内控侧面施加径向力,使裂纹由内孔向外不断扩展直至完全裂解,见图3b;(3)连杆盖从连杆本体上分离出来,见图3c。它的工艺流程图见图4。
图3连杆裂解过程
图5连杆零件结构示意图加工小端孔,以大段孔和侧表面为基准,保证两孔尺寸精度和垂直度要求。考虑零件批量较大,两孔全部由钻镗床完成加工,压力较大,决定小端孔采用钻床加工,设计钻孔夹具,利用夹具精度来保证零件尺寸精度。最终设计出如图6所示的夹具。该夹具一次安装两件连杆零件,采用六点定位方法,利用钻模和钻套控制加工孔的尺寸精度。
图7SolidWorks初始界面
图8软件工作界面
2.3.1夹具标准零件库的建立建立夹具标准零件的图形库,对提高夹具设计效率起着至关重要的作用。运用SolidWorks提供的基于特征实体的建模功能,通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现标准零件的三维模型设计,并按其形状、尺寸分别建立参数化模型库。设计者调用时,根据具体的设计要求,对模型库零件的形状和尺寸参数做出相应的简单修改,就可以获得所需标准的三维实体模型。标准零件库的建立过程如下:(1)设置目录:首先建立机床夹具通用零件的根目录,在此根目录下,再建立各类标准零件的子目录,见图9。(2)标准零件三维建模:将国家标准中的《机床夹具零件及部件》所列标准零件按类型、尺寸建立参数化几何模型。例如图10为快换钻套的三维模型。
图9建立标准零件图形库目录
图10快换钻套的三维实体模型
(3)将建立的标准零件三维模型存入指定目录:《机床夹具零件及部件》中所列标准零件的每一类型都具有不同的系列和尺寸,对三维模型数据的存储按数据库的结构要求进行,储存在特定的文件下。见图11。
图11标准零件三维模型与入库2.3.2非标准零件的设计在夹具设计时,需要设计一些非标准零件,如夹具体、钻模板等。非标准件的设计比较灵活,要根据其使用的具体情况进行。夹具体的设计,要考虑被加工零件的结构;使用的机床;夹具上的定位元件、夹紧装置、对刀装置、导向装置、分度装置等的布置;夹具体使用的材料;加工过程中的排屑方法等等。本文利用SolidWorks软件建立了非标准件三维模型,构建了非标准件的个性化模型库。图12为非标准零件压板的三维模型。
图12非标准钻模板的三维实体模型2.3.3夹具三维设计标准零件参数化模型库和非标准零件个性化模型库建立好后,对任何零件及工序的夹具的设计,其主要工作就是对标准件及非标准件图形文件的调用并进行三维虚拟装配。装配时,先打开总装图图形窗口并对被加工工件进行三维造型(见图13),然后确定基准,即选有配合或有位置要求的面作为基准;再按配合或要求的位置逐个确定各夹具零件的安装位置,组装成三维模型。图14位设计钻孔夹具的三维模型图。