PLC控制的多工序气动夹具设计

　　联轴器零件是各种机械传动装置中不可或缺的重要零部件，在传动机构中起到中间联结作用，文中所述零件是某工程升降机中传动装置的一种B型半联轴器零件，见图1所示。

图1 B型联轴器零件工程图及三维实体图

　　该零件是以Φ35孔中心线为主的回转体零件，且有6-Φ40的花键；零件一个端面具有4个均匀分布的梅花形结构爪，每个梅花结构爪上有吊16孔，除此之外还有3·M10螺纹孔均匀分布在卿的等分线上；另一端面为长10mm的Φ120圆柱；以及零件各处不同的倒角。总体分析，零件结构形状并不复杂，但梅花形结构爪部分需要数控铣削加工，其他部位分别涉及到车(镗)削、钻削、铰削和拉削等，可能涉及车、铣、钻和拉4种型号机床，以及铣床和钻床两种专用夹具设计问题。

1 联轴器零件的加工工艺

　　1.1 传统加工工艺分析

　　传统加工工艺是按工序分散原则设计的。所谓工序分散指的是零件加工每道工序内容少，甚至为一个工步或工位，其加工工艺路线长。按照这样的原则设计出的工艺方案，通常是解决大批量生产类型的工件加工问题，其过程需要的机床设备、夹具装备和人员等数量多，见表1所示。

　　表1中所示工艺是传统加工方案，其工艺路线长，机床设备和夹具装备量多，同时生产场地面积大和操作人员多，这就是按工艺分散原则设计的工艺方案的缺陷。在夹具设计方面，由于设计零件某工序的夹具先要根据零件工序要求进行零件的定位规划。零件定位是实现工序要求中位置精度的根本措施，夹具定位方案规划首先必须根据零件的具体工序要求获取工件的定位基准和应约束的自由度信息，同时工序要求与定位基准应约束的自由度之间存在必然联条“。如表1中工序50和工序60需要求约束自由度为6个，而V口虎钳只能约束零件的5个自由度，另一个自由度约束需要借助于百分表或划针的找正方式来完成，从而实现零件的最终装夹。由此可见，传统加工工艺方案不仅要求工艺设备、装备、场地面积、人员数量等数目大，而且零件装夹效率低，对工人技术水平要求也相对较高。

　　1.2 数控加工工艺分析

　　数控加工工艺是按工序集中原则设计的。所谓工序集中指的是零件每道加工工序内容多，工艺路线短，要求的加丁设备或夹具装备具有较高的柔性。对照工序分散原则的工艺设计方案，表1中工序10至工序30所用机床设备和央具装备相同，可合并为一道工序(记为工序I)，分两次装夹；工序40是一道独立的工序，在拉床上完成加工(记为工序Ⅱ)；工序50至工序80合并为一道工序(记为工序Ⅲ)，这道工序需要设计程控气动夹具来完成联轴器零件的装夹。总体分析，在数控加工工序集中原则下，联轴器零件的整个加工工艺过程被划分为3道工序，即工序1为车削加工，工序Ⅱ为拉削加工，工序Ⅲ为铣钻削加工。