CN111015299A - 机械零件的加工方法及组合夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机械零件的加工方法，包括以下步骤：步骤S1，根据零件结构特征选择一个第一基准面，对多个零件通过第一工装夹具由相对应的第一加工设备对所述多个零件的第一基准面进行加工；步骤S2，以加工完毕后的第一基准面为基准，将所述多个零件通过第二工装夹具由相对应的第二加工设备对所述多个零件的其余面和/或槽进行加工；步骤S3，选择已经加工完毕后的上述任一面将上述多个零部件固定安装在所述组合夹具上，通过相应的加工设备对上述多个零件上的孔和/或其它部位进行加工。本发明可以实现多件零件的同时装夹和加工。
Description
技术领域
本发明主要涉及机械加工领域，尤其指机械零件的加工方法和组合夹具。本发明还涉及了自动扶梯驱动主机制动臂以及电梯紧急制动装置楔块的加工方法和组合夹具。
背景技术
机械零件的设计多样化，机械加工时需要针对不同零件设计和制造不同的专用夹具。现有技术中组合夹具的应用可以利用其反复使用的标准夹具零件部，来减少夹具的种类和数量。在已公开的有关夹具设计的文献中，都是从提高夹具设计效率出发，例如CN108994505A、CN109446542A，或是利用计算机来辅助设计，例如CN1232382C。
提高夹具设计效率往往在所需加工的零件数量少或零件设计定型前的试制阶段价值较大。但对于有大批量加工需求的零件来说，加工效率的提高可以有效降低零件的加工成本，才是制造企业关注的核心。其中零件加工时，零件在夹具上装夹的次数直接影响到加工效率，装夹后一台机床同时能加工的零件数量也直接影响到加工效率。
对于复杂的零件尤其如此，例如有些零件形状复杂并且要求高精度加工的面以及孔诸多，虽然目前有许多机床可以实现多轴加工，可以在一台机床上实现多个面的加工，但利用现有的加工及夹具设计思路依旧需要多次装夹，并且无法实现多件零件的同时装夹和加工。
现有公开文献中未有一种通用的夹具设计方法，指导工艺人员从如何提高零件加工效率的目的出发来设计夹具和选择加工策略。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何从提高零件加工效率的目的出发来设计夹具和选择加工策略。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种机械零件加工方法及组合夹具，通过将复杂的加工工序分步骤在多个加工设备上完成，使得每台设备的加工工序变得简单，适宜于多个工件的连续加工，每个步骤只需对多个工件进行一次装夹即可实现连续加工，大大提高了加工设备的使用效率。
本发明的机械零件加工方法包括以下步骤：
步骤S1，根据零件结构特征选择一个第一基准面，对多个零件通过第一工装夹具由相对应的第一加工设备对所述多个零件的第一基准面进行加工；
步骤S2，以加工完毕后的第一基准面为基准，将所述多个零件通过第二工装夹具由相对应的第二加工设备对所述多个零件的其余面和/或槽进行加工；
步骤S3，选择已经加工完毕后的上述任一面将上述多个零部件固定安装在所述组合夹具上，通过相应的加工设备对上述多个零件上的孔和/或其它部位进行加工。
优选地，所述步骤S2中的其余面为所述第一基准面平行或垂直的面。
本发明还公开了一种自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法，包括以下步骤：
步骤S101，选择制动臂的第一侧面为第一基准面，通过第一工装夹具由铣、刨或者精密铸造方式完成对所述多个制动臂的第一基准面的加工；
步骤S102，以加工完毕后的制动臂的第一基准面为基准，通过第二工装夹具由铣、刨或者其他方式对所述多个制动臂的第二侧面、第三侧面、第四侧面和/或槽进行加工；
步骤S103，选择已经加工完毕后的第一侧面、第二侧面或第三侧面为基准将上述多个制动臂固定安装在第三工装夹具上，通过相应的孔加工设备对上述多个制动臂上的孔进行加工。
优选地，所述步骤S103中，相应的加工设备为多孔加工设备。
优选地，所述相应的加工设备为五轴机床。
本发明还公开了一种实现自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法中的夹具模块，包括：
基础件，用于支撑所述自动扶梯驱动主机制动臂的夹具；
定位件，其固定连接在基础件上，所述定位块紧贴所述的自动扶梯驱动主机制动臂的一侧或端点，限制其活动空间；
紧固件，用于将所述自动扶梯驱动主机制动臂压紧在基础件和/或定位块上，通过对所述自动扶梯驱动主机制动臂的任一已加工的基准面的夹紧限制制动臂的三维空间，用以使得后续工装对制动臂上的孔进行连续加工。
优选地，其包括：
一个基础件，用于支撑所述加工自动扶梯驱动主机制动臂的夹具；
四个第一定位块，其固定连接在所述基础件上成对相向而立；
一个或两个第二定位块，固定连接在所述基础件上，所述第二定位块紧贴加工自动扶梯驱动主机制动臂的端点，用以限制其自由活动空间；
四个第一夹紧件，分别紧固在四个第一定位块的侧面，所述四个第一定位块的内立面通过所述四个第一夹紧件分别夹紧所述制动臂的已加工的基准面；
两个第二夹紧件，通过与基础件的螺杆固定连接夹紧所述加工自动扶梯驱动主机制动臂。
本发明还公开了一种使用夹具模块的夹具组合，所述夹具组合包括至少两个所述夹具模块，其中各个所述夹具模块的第二定位块固定在一个底座上，各个所述夹具模块的基础件通过可拆卸式地咬合或嵌合的方式固定连接。
优选地，所述可拆卸式地咬合或者嵌合固定连接是通过带燕尾槽或倒T槽的方式互相嵌合固定。
优选地，所述夹具组合由四个所述夹具模块组成。
本发明还公开了一种电梯紧急制动装置楔块的加工方法，包括以下步骤：
步骤S201，选择楔块的第一侧面为第一基准面，通过第一工装夹具由铣、刨或者精密铸造方式完成对所述多个楔块的第一基准面的加工；
步骤S202，以加工完毕后的楔块的第一基准面为基准，通过第二工装夹具由铣、刨或者其他方式对所述多个楔块的第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面和/或槽进行加工；
步骤S203，选择已经加工完毕后的楔块的第一侧面或第二侧面或第三侧面为基准将上述多个楔块固定安装在第三工装夹具上，通过相应的孔加工设备对上述多个楔块上的孔和/或斜面进行加工。
本发明还公开了一种实现电梯紧急制动装置楔块的加工方法中的夹具模块，包括：
基础件，用于支撑所述电梯紧急制动装置楔块；
定位件，其固定连接在所述基础件上，所述定位块紧贴所述楔块的一侧或端点，限制其活动空间；
紧固件，通过螺纹螺栓将楔块通过夹板压紧在基础件和/或定位块上，通过对楔块某一已加工完毕基准面的夹紧限制楔块三维空间，实施对多个楔块上的孔进行连续加工。
本发明还公开了一种夹具模块，包括：
一个开有多个定位槽的基础件；
一个第一定位块，所述楔块与第一定位块固定连接后，通过定位槽进行定位；
一个第二定位块，所述第二定位块紧贴楔块的一端面，用以限制其自由活动空间；
紧固件，通过螺纹螺栓将楔块通过夹板压紧在基础件和/或定位块上。
本发明还公开了一种实用夹具模块的夹具组合，所述夹具组合包括至少两个所述夹具模块，其中各个模块的基础件固定在一底座上，各个模块的基础件固定连接。
优选地，所述夹具组合由四个夹具模块组合而成。
综合来看，当加工零件达到一定数量规模后，采用本发明的加工方法，可以较大降低单个零件的加工时间和加工成本。
附图说明
图1A-1B为本发明的机械零件加工方法中一较佳实施例的制动臂示意图。
图2A-2B为本发明的机械零件加工方法中一较佳实施例的楔块示意图。
图3为本发明的实现自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法中的夹具模块示意图。
图4为本发明的实现自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法中的夹具组合示意图。
图5为本发明的实现电梯紧急制动装置楔块的加工方法中的夹具模块示意图。
附图标记说明
00 制动臂 A 制动臂第一侧面
B 制动臂第二侧面 C 制动臂第三侧面
D 制动臂第四侧面 E 制动臂槽
01 楔块 A1 楔块第一侧面
B1 楔块第二侧面 C1 楔块第三侧面
D1 楔块第四侧面 E1 楔块第五侧面
F 楔块孔 G 楔块槽
10 制动臂的基础件 11 制动臂的定位件
12 制动臂的夹紧件 13 制动臂的紧固件
111 制动臂的第一定位块 112 制动臂的第二定位块
20 楔块的基础件 21 楔块的定位件
22 楔块的夹紧件 23 楔块的紧固件
211 第一定位块 212 第二定位块
具体实施方式
下面结合附图对本发明一较佳实施例做详细说明。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。
实施例一
本发明公开了一种机械零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤S1，根据零件结构特征选择一个第一基准面，对多个零件通过第一工装夹具由相对应的第一加工设备对所述多个零件的第一基准面进行加工。
步骤S2，以加工完毕后的第一基准面为基准，将所述多个零件通过第二工装夹具由相对应的第二加工设备对所述多个零件的其余面和/或槽进行加工。
该步骤中的其余面优选为所述第一基准面平行或垂直的面。
步骤S3，选择已经加工完毕后的上述任一面将上述多个零部件固定安装在所述组合夹具上，通过相应的加工设备对上述多个零件上的孔和/或其它部位进行加工。
第一步中仅对一个面实施加工，可以采用经济的加工设备，并可同时加工数量极多的零件。第二步中仅对与基准面平行或垂直的几个面或槽实施加工，可以采用经济的加工设备，并可同时加工数量较多的零件。第三步中仅对于有精度要求的各类孔或者斜面实施加工，在采用多轴加工中心等加工设备时，可同时加工多个数量的零件，可以大大提高加工设备的使用效率。因此综合来看，当加工零件达到一定数量规模后，采用本发明的加工方法，可以较大降低单个零件的加工时间和加工成本。
实施例二
图1A-图1B是一种自动扶梯驱动主机的制动臂。其中制动臂第一侧面A为第一设计基准面，其余面包括制动臂第二侧面B、制动臂第三侧面C、制动臂第四侧面D和制动臂的槽E都以制动臂第一侧面A为基准。加工该制动臂零件的加工方法如下：
第一步：
多件制动臂毛坯固定装夹在第一工装上，由第一加工设备，例如铣床对多件制动臂第一侧面A连续加工，直至全部加工完成。也可以由第一加工设备，例如精密铸造设备，通过精密铸造形成制动臂第一侧面A。
第二步：
多件制动臂分别以制动臂第一侧面A作为第一工艺基准面固定装夹在第二工装上，由第二加工设备，例如铣床以制动臂第一侧面A为基准，对多件制动臂第二侧面B、制动臂第三侧面C、制动臂第四侧面D和槽E进行连续加工，直至全部加工完成。
第三步
多件制动臂分别以已加工面为基准固定装夹在第三工装上，可以是制动臂第一侧面 A也可以是制动臂第三侧面C或制动臂第二侧面B为基准固定装夹在第三工装上，由第三加工设备，例如五轴机床，对多件制动臂的各个孔，例如圆柱孔、螺纹孔、腰型孔等进行连续加工，直至全部加工完成。
第三工装可以为如实施例四或实施例五的夹具模块或夹具组合。
实施例三
图2A-图2B是一种电梯紧急制动装置上的楔块。其中楔块第一侧面A1为第一设计基准面，其余面包括楔块第二侧面B1、楔块第三侧面C1、楔块第四侧面D1、楔块第五侧面E1和槽G1都以楔块第一侧面A1为基准。加工该楔块的加工方法如下：
第一步：
多件楔块毛坯固定装夹在第一工装上，由第一加工设备，例如铣床对多个楔块第一侧面A1连续加工，直至全部加工完成。也可以由第一加工设备，例如精密铸造设备，通过精密铸造形成楔块第一侧面A1。
第二步：
多件楔块分别以楔块第一侧面A1作为第一工艺基准面固定装夹在第二工装上，由第二加工设备，例如铣床，以楔块第一侧面A1为基准，对多个楔块第二侧面B1、楔块第三侧面C1、楔块第四侧面D1和槽G进行连续加工，直至全部加工完成。
第三步：
多件楔块分别以楔块第一侧面A1为基准固定装夹在第三工装上，也可以以已加工完成的楔块第三侧面C1或楔块第二侧面B1为基准固定装夹在第三工装上，由第三加工设备，例如加工中心，对多个楔块孔F，斜面E进行连续加工，直至全部加工完成。
第三工装可以为实施例六所述的夹具。
实施例四
如图3所示，一种用于加工制动臂00的夹具模块，包括一个基础件10、多个定位件11、多个夹紧件12和多个紧固件13。
基础件为带燕尾槽或倒T槽的平板件(槽未在图中示出)。
定位件11包括四个第一定位块111，每两个第一定位块以制动臂的C面对制动臂进行定位，限制其Y和Z方向的自由度，同时第一定位块对制动臂进行支撑。定位时四个第一定位块与基础件紧固。定位面实际有多种选择，可以选择没有孔需加工的面，或者不遮挡需加工的孔即可，对于本实施例的制动臂是以C面进行定位。
定位件11还包括一个第二定位块112，用于对两个制动臂同时进行定位，限制其Z方向的自由度。也可以分为两个第二定位块112，每个第二定位块112分别对一个制动臂进行定位。定位时第二定位块112紧固在基础件的表面或侧面。
夹紧件12包括四个第一夹紧件121，分别紧固在四个第一定位块的侧面，用以在Y方向上固定制动臂。
夹紧件12还包括两个第二夹紧件122，用以在Z方向上通过与基础件连接的螺杆固定制动臂。
实施例五
如图4所示，为一种实现自动扶梯驱动主机制动臂加工方法的组合夹具，包括四个如实施例四所述的夹具模块，其中各个所述夹具模块的第二定位块112固定在一个底座上，各个所述夹具模块的基础件通过可拆卸式地咬合或嵌合的方式固定连接。
其中各个模块的第二定位块112坐落或者镶嵌固定在一底座上，各个模块的基础件可拆卸式地咬合或者嵌合固定连接。
实施例六
如图5所示，为一种用于加工楔块的组合夹具，包括一个基础件20、多个定位件21、多个夹紧件22和多个紧固件23。
基础件20有多种实现方式，本实施例为一方形立柱结构，如图5所示，底板上开有多个定位槽，用于对第一定位块进行定位。
定位件21包括第一定位块211，楔块与第一定位块固定连接后，通过定位槽进行定位。
定位件21还包括第二定位块212，第二定位块固定在基础件上，阻挡楔块向第二定位块方向移动。
多个夹紧件22通过紧固件夹紧第一定位块的方式夹紧楔块。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.机械零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，根据零件结构特征选择一个第一基准面，对多个零件通过第一工装夹具由相对应的第一加工设备对所述多个零件的第一基准面进行加工；
步骤S2，以加工完毕后的第一基准面为基准，将所述多个零件通过第二工装夹具由相对应的第二加工设备对所述多个零件的其余面和/或槽进行加工；
步骤S3，选择已经加工完毕后的上述任一面将上述多个零部件固定安装在所述组合夹具上，通过相应的加工设备对上述多个零件上的孔和/或其它部位进行加工。
2.如权利要求1所述的机械零件的加工方法，其特征在于，
所述步骤S2中的其余面为所述第一基准面平行或垂直的面。
3.自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101，选择制动臂的第一侧面为第一基准面，通过第一工装夹具由铣、刨或者精密铸造方式完成对所述多个制动臂的第一基准面的加工；
步骤S102，以加工完毕后的制动臂的第一基准面为基准，通过第二工装夹具由铣、刨或者其他方式对所述多个制动臂的第二侧面、第三侧面、第四侧面和/或槽进行加工；
步骤S103，选择已经加工完毕后的第一侧面、第二侧面或第三侧面为基准将上述多个制动臂固定安装在第三工装夹具上，通过相应的孔加工设备对上述多个制动臂上的孔进行加工。
4.如权利要求3所述的自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法，其特征在于，
所述步骤S103中，相应的加工设备为多孔加工设备。
5.如权利要求4所述的自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法，其特征在于，所述相应的加工设备为五轴机床。
6.实现如权利要求3所述的自动扶梯驱动主机制动臂的加工方法中的夹具模块，其特征在于，包括：
基础件，用于支撑所述自动扶梯驱动主机制动臂的夹具；
定位件，其固定连接在基础件上，所述定位块紧贴所述的自动扶梯驱动主机制动臂的一侧或端点，限制其活动空间；
紧固件，用于将所述自动扶梯驱动主机制动臂压紧在基础件和/或定位块上，通过对所述自动扶梯驱动主机制动臂的任一已加工的基准面的夹紧限制制动臂的三维空间，用以使得后续工装对制动臂上的孔进行连续加工。
7.如权利要求6所述的实现自动扶梯驱动主机制动臂加工方法的夹具模块，其特征在于，包括：
一个基础件，用于支撑所述加工自动扶梯驱动主机制动臂的夹具；
四个第一定位块，其固定连接在所述基础件上成对相向而立；
一个或两个第二定位块，固定连接在所述基础件上，所述第二定位块紧贴加工自动扶梯驱动主机制动臂的端点，用以限制其自由活动空间；
四个第一夹紧件，分别紧固在四个第一定位块的侧面，所述四个第一定位块的内立面通过所述四个第一夹紧件分别夹紧所述制动臂的已加工的基准面；
两个第二夹紧件，通过与基础件的螺杆固定连接夹紧所述加工自动扶梯驱动主机制动臂。
8.使用如权利要求7所述的夹具模块的夹具组合，其特征在于：所述夹具组合包括至少两个所述夹具模块，其中各个所述夹具模块的第二定位块固定在一个底座上，各个所述夹具模块的基础件通过可拆卸式地咬合或嵌合的方式固定连接。
9.如权利要求8所述的夹具组合，其特征在于：所述可拆卸式地咬合或者嵌合固定连接是通过带燕尾槽或倒T槽的方式互相嵌合固定。
10.如权利要求8所述的夹具组合，其特征在于：所述夹具组合由四个所述夹具模块组成。
11.电梯紧急制动装置楔块的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S201，选择楔块的第一侧面为第一基准面，通过第一工装夹具由铣、刨或者精密铸造方式完成对所述多个楔块的第一基准面的加工；
步骤S202，以加工完毕后的楔块的第一基准面为基准，通过第二工装夹具由铣、刨或者其他方式对所述多个楔块的第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面和/或槽进行加工；
步骤S203，选择已经加工完毕后的楔块的第一侧面或第二侧面或第三侧面为基准将上述多个楔块固定安装在第三工装夹具上，通过相应的孔加工设备对上述多个楔块上的孔和/或斜面进行加工。
12.实现如权利要求11所述的电梯紧急制动装置楔块的加工方法中的夹具模组，其特征在于，包括：
基础件，用于支撑所述电梯紧急制动装置楔块；
定位件，其固定连接在所述基础件上，所述定位块紧贴所述楔块的一侧或端点，限制其活动空间；
紧固件，通过螺纹螺栓将楔块通过夹板压紧在基础件和/或定位块上，通过对楔块某一已加工完毕基准面的夹紧限制楔块三维空间，实施对多个楔块上的孔进行连续加工。
13.如权利要求11所述的夹具模组，其特征在于，包括：
一基础件，所述基础件为方形立柱结构，所述基础件的四个面板上分别开有多个定位槽；
多个第一定位块，所述第一定位块通过定位槽进行定位；
多个第二定位块，所述第二定位块紧贴楔块的一端面，用以限制其自由活动空间；
多个紧固件，通过螺纹螺栓将楔块通过夹板压紧在基础件和/或定位块上。
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