这里有一个凸轮夹具方案邀请你加入讨论

这是一场关于凸轮夹具方案的讨论，先是方案的细节，再来看用户们的讨论。反正小编我是觉得夹具群内藏龙卧虎，方案上没解决的，已经在改进的，甚至是已经优化过的，大家都一一给与指点，方案的提供者和大家都觉得收获满满。

一、项目条件介绍

1.工件图纸如图1，实物照片如图2

图1

图2

2.客户目前加工工艺

毛坯状态为同精加工外形相似的板料，厚度及各轮廓方向留余量。

①、粗磨A、B两基准面。

②、以A面平放于摇臂钻床，用钻模导向钻、铰φ12孔，钻φ10孔。

③、以φ12孔及φ10孔、A面定位，摇臂钻钻中间φ65孔至φ50。

④、以φ12孔及φ10孔、A面定位，车床粗车中间φ65孔至φ64.6。

⑤、整体热处理，硬度HRC55-60。

⑥、精磨A、B两基准面。

⑦、磨床以A面为基准，以φ64.6的孔打表自找正，磨内孔至φ65 +0.02/0，内孔同心度校正误差0-0.1（工件热处理变形及工人打表误差）。

⑧、A基准面平放，摇臂钻上铰φ12孔至φ12 +0.07/+0.06,。

⑨、以图纸所示A基准面、中心φ65孔以及φ12孔定位，立式加工中心上粗、精铣凸轮外轮廓、然后翻面用B基准面定位铣反面轮廓。刀柄BT40-ER60，铣刀为螺旋刃钨钢立铣刀。粗铣余量单边约0.4mm，精铣余量单边0.05mm。

3.客户目前检测判定手段

工件要求同一工件A、B两面的轮廓重合度误差不得大于0.03，不同工件相同一侧加工面相对误差不得超过0.04。目前采用三坐标测量法，以A基准面为零位面，取实际加工工件的φ65孔中心做坐标零点，取与φ12孔中心连线为坐标X向，在加工面采用多点测量拟合法取各点坐标，再与理论要求的凸轮轮廓线做对比，得出最大值与最小值，要求其差值不得超过要求。

图3

如图3所示，该测试样件是与图纸所示工件相同条件，但只外轮廓不同。试加工时为使工件不致报废，故轮廓留有单边0.2的余量。根据客户的判断方法，1、3两处差值在0.01左右，2、4两处差值也近似0.01，说明该轮廓的对称度尚可，即定心精度较好。但相对于内圈的粉红色基准轮廓线，可很明显看出角向是关于中心呈顺时针转向的趋势，最大值出现在第二象限，最小值出现在第四象限，极限值如左上角所示。客户要求最大与最小值的差值δ不超过0.04。该图结果在软件中模拟时，绕φ65孔中心逆时针旋转0.08度后，该差值即可减小到0.026左右，与理论想符合。

4.工装

图4

如图4，该工装为现用工装，中心固定销φ65+0.005，角向销φ12+0.06，角向销座在滑槽中沿X向做轻微浮动，工件安放时轻敲进销中，端面手动用压板压紧，经检验，加工出的工件轮廓δ值在0.04-0.05范围内，但值相对稳定，变化小。

图5

图6

如图5、图6所示，该工装为新设计工装，采用涨芯定位，附带端面压紧机构，由一个液压缸驱动。涨芯自由状态下直径φ64.95单边涨开0.06mm情况下，动摩擦系数按照0.2计算，拉杆在竖直方向上的力约为235N；弹簧采用矩形螺旋弹簧，外径50，自由长度50，红色，弹簧常数306N/mm，安装时预压缩0.5mm，压缩行程10.5mm；油缸缸径φ50，目前使用压力3.5MPa；角向采用单线轨结构。导轨宽度15mm，单列滚珠形式。角向销直径φ12.5+0.002，形式有圆柱销，削边菱形销，开十字槽圆柱销，小锥度弹簧锥销等，经测试，在使用圆柱销时差值δ最小，但范围从0.1-0.03呈不规律分布，且角向偏转方向一致。销的形式如图7。

图7

二、对于此方案的分析以及对新工装的建议

     

用户1和2

工装在安装时相对于X方向一定要调整水平，保证角向定位工艺基准与理论设计基准重合，避免机加工程序的调整出现加工误差，对结果造成干涉。

设计者

根据客户老夹具使用的情况看，在出现角向定位不符合时，以夹具芯轴中心为旋转中心，旋转加工坐标即可调整回角向偏差，且新夹具为三工位设置，故此方式可在下次测试时作为排除条件进行试验。

用户3

我们都是自己做的，主要用于夹紧，定位还是用销钉用的多

设计者

实际中已经安排涨芯精度的返修。

用户4

涨套在实际使用中由于起定位和夹紧两种作用，所以有可能造成零件端面和夹具定位面接触不好，建议两种动作分开；另外建议角向销换成菱形销，避免过盈量太大对涨芯定位产生影响。

设计者

实际使用中涨芯涨紧和端面压紧是有先后顺序的，但是间隔时间随着压力增大而减小，故考虑增加调速阀，对油缸动作进行控制，另外将菱形销中间开槽，以一定变形来减小过盈产生的力。

用户5

对于凸轮这种工件来说，面大，孔的轴向尺寸短，孔相对于面定向作用差，因此，应采用圆形压板，直径尽可能大，定位圆柱与定位孔保持适度间隙，使凸轮底面与定位支撑面稳定接触，本例中涨芯定位面与定位孔是全接触，在涨芯与定位支撑面的垂直度精度不足时，会造成凸轮底面与涨芯定位面、夹具定位支撑面一定程度的过定位，造成接触不稳定，影响定位精度。

设计者

实际使用中，涨芯与支撑面的垂直度未检测，但工件内孔与端面的垂直度由于是磨削的缘故，可以保证很小。根据此建议，可适当减少涨芯与工件在定位孔轴向的接触长度，将“长销”变成“短销”，消除其中过定位，同时严格调整涨芯与支撑面的垂直度。另一方案是将现有涨芯换成固定销，以稳定的定位结构来检测涨芯定位的稳定性。

用户6

角向线轨机构在X向的滑动间隙过大，导致其在Y向也有位移，从而使角向限位机构本身精度超差，还建议将线轨机构改为T型滑槽机构提高刚性。同时，也提出工件底面与涨芯定位面，支撑面过定位的问题。

设计者

在完成上一次测试后，我方也首先怀疑角向机构的刚性以及精度的问题，所以又重新设计了采用双线轨的机构以及T型滑块的机构，以期提高刚性和定位精度。易工提出的加弹簧的思路又是一个很好的解决办法，下次测试时会使用。

用户7和2

机床的回转精度要打标检测一下，不足就要校正。

设计者

实际中因为是新机床所以没有做过检测，而且客户也是在这一台机床上面用老工装加工的工件，所以更多的是找夹具的问题，下次测试也可以测试一下该精度。

用户8

相对于最远处对中心孔的距离，定位用的孔中心距太小，定位误差会被放大。

设计者

针对这一问题，我做了一个简单的模拟，如图8和图9所示，图中可看出确有定位误差存在，但是孔中心距的减小对于轮廓点的坐标值影响较小，针对此情况，有必要提升涨芯及角向机构的定位精度，稳定性以及垂直平行等位置关系，尽量减小因定位件误差引起的定位误差。

图8

用户6

另外也建议在滑块两侧装上弹簧，让角向销主动浮动的方案。

用户8

把12的定位销往一边推，让角向机构主动动作。

设计者

以上两人的这一建议都有使偏差始终出现在同一方向上，将不稳定变化人为排除的思路，故在机构方案中增加弹簧，其余结果待测试后验证。

用户9

初步判断为油缸压力不足，在去除涨芯涨开的力、克服弹簧的弹力后，油缸余下的力作用于工件与定位面之间所产生的摩擦力、加上涨套内涨产生的摩擦力的总和，要克服加工过程中刀具在最远点的切削力产生的产生的扭矩，如果压紧力不足，轮廓的位置精度就无法满足。同时，油缸这种直接输出力的方式会在力不足时产生谐振，也会造成切削的不稳定；而且，长时间的大压力使用，油缸磨损后也会加剧这一现象。

设计者

针对李工的这一建议，我列出目前已知的数据：涨套在单边涨开0.06mm时，需要作用在锥面上的力约为65N，单边锥面角度15°，涨套开8瓣，弹簧在端面拉紧后受力3213N，油缸最大极限拉力（受液压站压力影响）约为8623N，粗加工刀具转速S=3500rpm/min，F=1500，轮廓单边余量0.4-0.5之间，精加工刀具转速S=5000rpm/min，F=1000-1100，轮廓单边余量0.04-0.05，两刀均为侧刃切削，切削长度5mm。工件最大精加工外轮廓圆直径φ256，其余参数参照图纸，我将按照以上参数核算油缸拉力，必要时更换油缸。也希望群友能提出更精确的计算方式，具体参数我可以再采集。

     

用户10

调整好位置加工之前检查记录各销子的位置尺寸，加工完成后再检查销子的位置，两相比较，可以确认夹具整体的刚性以及拉紧力是否足够，零件在动态加工中是否产生位移。

设计者

针对这一建议，我们将在后续的测试过程中专门验证。另外，对于客户的检测办法以及加工工艺，我们也准备在保证夹具定位稳定及精度满足要求的前提下，再次测试后，结合客户现有情况，适当调整工艺。以达到该夹具真正的目的。对于在此次讨论中给予一件和建议的群友表示衷心的感谢，感谢大家给了我新的思路以及解决问题的办法，后期调试过程中我会一一将以上问题加以证实，反馈给大家。

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