CA6140-01電加熱車削復合加工振動傳感器夾具設計2

畢業(yè)設計說明書廖強勇21314117213141目錄TOC\o"1-2"\h\u4578畢業(yè)設計說明書 一、引言隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)的進步，復合加工技術(shù)在金屬加工領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。CA6140-01型號的電加熱車削機床作為一種先進的加工設備，具有高效、精確的加工能力，被廣泛應用于各種復雜零件的加工過程中。在復合加工過程中，振動傳感器的使用變得至關(guān)重要，它能夠?qū)崟r監(jiān)測加工過程中的振動情況，幫助操作人員及時調(diào)整加工參數(shù)，提高加工質(zhì)量和效率。然而，在將振動傳感器應用于CA6140-01型號機床的復合加工過程中，一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是如何設計一種有效的夾具，能夠穩(wěn)固地固定振動傳感器，并且不干擾加工過程。本設計旨在針對CA6140-01型號機床的特點和振動傳感器的安裝要求，提出一種創(chuàng)新的夾具設計方案。通過合理的結(jié)構(gòu)設計、材料選擇以及穩(wěn)固的固定機制，該夾具將能夠有效地保護振動傳感器，確保其在復合加工過程中的穩(wěn)定性和可靠性，從而為提高加工質(zhì)量和效率提供可靠的技術(shù)。

二、零件加工分析振動傳感器是一種用來測量外界振動的產(chǎn)品，它的主要作用是感知振動信號，同時還可以檢測外界振動信號的大小，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，再通過測量電路將電信號轉(zhuǎn)換成對應的電壓信號。該零件主要由鋁合金制成，屬于薄壁類零件，采用傳統(tǒng)加工方法進行加工時，很容易發(fā)生變形或者尺寸超差的現(xiàn)象。傳統(tǒng)加工振動傳感器時，主要是先進行車削加工然后進行熱處理，而熱處理對零件的尺寸和形狀精度有著較大影響，而CA6140-01振動傳感器的主要技術(shù)指標為尺寸精度≤±0.1mm、形狀精度≤±0.01mm、表面粗糙度≤Ra0.16μm。圖1振動傳感器在傳統(tǒng)加工方法中，采用電加熱對零件進行加工時，工件溫度高達150℃以上，會嚴重影響到零件的形狀精度和尺寸精度。為了解決這一問題，需要在傳統(tǒng)加工方法的基礎上加入夾具結(jié)構(gòu)來進行輔助加工。本夾具屬于一種特殊結(jié)構(gòu)夾具，其主要作用是保證工件的形狀精度和尺寸精度。對于振動傳感器而言，其主要技術(shù)指標為：體積密度≤1.21g/cm3;質(zhì)量密度≤1.24g/cm3;內(nèi)應力≤0.1MPa；硬度≤HRC55。而振動傳感器的加工過程中一般不會產(chǎn)生變形或者尺寸超差等問題。但是如果零件在加工過程中使用傳統(tǒng)夾具進行輔助加工時，在工件加熱的過程中可能會產(chǎn)生變形。因此為了避免零件變形和尺寸超差等問題的發(fā)生，在本夾具設計時采用了一種特殊的結(jié)構(gòu)設計方法來實現(xiàn)振動傳感器零件的復合加工。

三、振動傳感器夾具的工作原理（一）夾具結(jié)構(gòu)及工作原理振動傳感器夾具，這一看似簡單的工具，實際上包含了電機軸、滑座、感應線圈和電磁鐵等多個關(guān)鍵組件，每個組件都發(fā)揮著不可或缺的作用。首先，讓我們深入了解這些組件是如何相互協(xié)作，共同構(gòu)成夾具的整體功能的。電機軸，作為夾具的動力之源，通過電力驅(qū)動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。它的旋轉(zhuǎn)運動不僅為整個夾具提供了動力，還確保了夾具能夠按照預定的軌跡和速度進行工作。電機軸的精度和穩(wěn)定性直接影響到夾具的工作效果，因此，在設計和制造過程中，對電機軸的選材、加工和裝配都有著嚴格的要求。滑座，這個看似簡單的部件，卻承載著將電機軸的旋轉(zhuǎn)動力傳遞給夾具的重要任務。它緊密地安裝在電機軸上，并能夠沿著軸線進行自由而平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)。滑座的設計和制造同樣需要高精度的工藝，以確保其能夠準確地傳遞動力，并在旋轉(zhuǎn)過程中保持穩(wěn)定的性能。感應線圈，作為夾具中的感應部件，它的作用至關(guān)重要。感應線圈位于滑座內(nèi)部，當滑座帶動夾具旋轉(zhuǎn)時，感應線圈能夠?qū)崟r感知到夾具位置的變化，并將其轉(zhuǎn)化為電流信號。這種電流信號的變化，進一步反映了振動傳感器的運動狀態(tài)，為后續(xù)的電磁鐵控制提供了重要的信息。電磁鐵，作為夾具的控制元件，它的作用是通過產(chǎn)生吸附力來固定振動傳感器。當感應線圈中的電流發(fā)生變化時，電磁鐵的工作狀態(tài)也會相應地進行調(diào)整。這種調(diào)整使得電磁鐵的吸合力能夠與振動傳感器的運動狀態(tài)相匹配，從而實現(xiàn)對振動傳感器的精確控制。在夾具的工作過程中，這些組件之間的協(xié)同作用構(gòu)成了夾具的核心工作原理。電機軸的旋轉(zhuǎn)運動通過滑座傳遞給夾具，使夾具能夠按照預定的軌跡進行旋轉(zhuǎn)。同時，感應線圈實時感知夾具位置的變化，并將這些變化轉(zhuǎn)化為電流信號。這些電流信號進一步控制電磁鐵的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對振動傳感器的精確控制。通過這種協(xié)同作用，夾具能夠準確地感知和響應振動傳感器的運動狀態(tài)，從而實現(xiàn)對振動信號的精確采集和處理。值得一提的是，夾具的設計還充分考慮了穩(wěn)定性和耐用性。通過選用高質(zhì)量的材料和采用先進的制造工藝，夾具能夠在長時間的工作中保持穩(wěn)定的性能，并減少故障的發(fā)生。此外，夾具還采用了模塊化設計，使得各個組件可以方便地進行更換和維修，進一步提高了夾具的可靠性和使用壽命。振動傳感器夾具通過電機軸、滑座、感應線圈和電磁鐵等組件的協(xié)同作用，實現(xiàn)了對振動信號的精確采集和處理。其精密的結(jié)構(gòu)和核心工作原理使得夾具在振動監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。（二）電磁原理及振動傳感器旋轉(zhuǎn)機制振動傳感器夾具的工作原理的精髓在于電磁原理與振動傳感器旋轉(zhuǎn)機制的完美結(jié)合。當我們深入探索這一機制時，會發(fā)現(xiàn)其中蘊含著豐富的物理原理與工程技術(shù)。首先，我們來詳細了解一下電磁原理在夾具工作中的應用。當電加熱線圈通電時，電流在其中流動，根據(jù)電磁感應定律，會在其周圍產(chǎn)生交變的磁場。這個磁場是夾具工作的關(guān)鍵所在，它沿著滑座內(nèi)壁分布，并延伸到感應線圈中。由于磁場的變化，感應線圈中產(chǎn)生了感應電流。這個感應電流不僅是電磁原理的直觀體現(xiàn)，更是夾具控制振動傳感器旋轉(zhuǎn)的動力來源。接下來，我們來看看這個感應電流是如何轉(zhuǎn)化為電磁轉(zhuǎn)矩的。根據(jù)電磁學的知識，感應電流與磁場相互作用，會產(chǎn)生一個電磁轉(zhuǎn)矩。這個電磁轉(zhuǎn)矩通過電機軸傳遞到電磁鐵，使其產(chǎn)生強大的磁場。電磁鐵的磁場與振動傳感器之間產(chǎn)生了吸附力，這個吸附力將振動傳感器牢牢地固定在夾具上。那么，振動傳感器是如何在電磁鐵的吸附力作用下進行旋轉(zhuǎn)的呢？這就涉及到了振動傳感器的旋轉(zhuǎn)機制。振動傳感器與電磁鐵之間的吸附力，不僅固定了振動傳感器的位置，還為其提供了旋轉(zhuǎn)的動力。當電磁鐵的吸附力發(fā)生變化時，振動傳感器的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)也會隨之改變。具體來說，吸附力與振動傳感器的旋轉(zhuǎn)角速度成正比關(guān)系。當吸附力增大時，振動傳感器的旋轉(zhuǎn)速度加快；反之，當吸附力減小時，旋轉(zhuǎn)速度減緩。這種旋轉(zhuǎn)機制使得振動傳感器能夠精準地響應夾具的旋轉(zhuǎn)運動，并將其轉(zhuǎn)化為相應的振動信號。在夾具與工件相互作用的過程中，振動傳感器的旋轉(zhuǎn)速度變化會導致夾具與工件之間的相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生具有特定振動特征的信號。這些信號是分析工件狀態(tài)、進行故障診斷的重要依據(jù)。電磁原理與振動傳感器旋轉(zhuǎn)機制的協(xié)同作用，使得振動傳感器夾具能夠?qū)崿F(xiàn)對振動信號的精確采集和處理。這一機制的深入理解，不僅有助于我們更好地應用夾具進行振動監(jiān)測，還為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供了有力支持。

四、振動傳感器夾具設計方案該夾具組件包括：平移平臺（XY兩軸），定位組件，旋轉(zhuǎn)組件，壓緊組件，激光輸出透鏡組件。在送料過程中，平移平臺（XY二軸）移至手動送料位置，手動將材料裝入定位組合件中，按下起動鍵，平移平臺（XY二軸）移動至焊接位置，再由加壓組合件擠壓工件，轉(zhuǎn)動組合件便可帶動工件作轉(zhuǎn)動運動。這時，激光開始出光焊，轉(zhuǎn)動組裝件轉(zhuǎn)動一圈就完成了封焊，焊完后，將壓裝筒頂起；之后，平移平臺（XY二軸）又重新返回手動送料位置，手工取出已焊好的工件，完成一次焊接。圖2夾具整體結(jié)構(gòu)（一）定位組件和旋轉(zhuǎn)組件設計定位總成和轉(zhuǎn)動總成是本設計描述的焊接裝置的核心機構(gòu)（如圖2所示），它的首要作用是對工件進行定位并轉(zhuǎn)動，在對工件進行定位后，加壓組合件將工件擠壓，擠壓后，轉(zhuǎn)動組合件連同定位總成一同轉(zhuǎn)動。該定位裝置主要包括撥叉裝置、定位套筒等；所述轉(zhuǎn)動部件以電動轉(zhuǎn)盤為主。其中，撥叉機構(gòu)就像是一個杠桿機構(gòu)，它的一端與缸體相連，另一端與定位套相連，兩者之間由一轉(zhuǎn)軸固定，當氣缸上下運動時，它的另一端也隨之運動，這樣就達到了定位機構(gòu)的退避功能；定位套筒用于對要焊接的工件進行徑向定位。當被焊接工件被擠壓后，該擠壓裝置的缸體便啟動了轉(zhuǎn)動機構(gòu)；然后，激光出射鏡頭總成被點亮，然后和轉(zhuǎn)動部件相配合，完成了整體的焊接。在圖2b中示出了該定位機構(gòu)的具體構(gòu)造，在該定位機構(gòu)中，該撥叉桿與該缸體之間采用了漂浮式的連接。所述撥叉桿為Y形，所述定位套外側(cè)設有一圓形凹槽，所述撥叉桿可插設于所述定位套的所述圓形凹槽中；所述定位套筒內(nèi)設有導向套筒，所述導向套筒與所述轉(zhuǎn)動總成相連接；在定位套管下面有一個返回彈簧。在上料過程中，液壓缸向上移動，使撥叉桿和定位套向下移動（導向套管不動），這個時候，手工把要焊接的工件裝入定位套中，當上料結(jié)束以后，液壓缸就會往下移動，這時，定位套就會伸出來（向上移動），把所有要焊接的工件都裝在里面；焊接時（這時，壓力總成已經(jīng)把要焊接的工件擠壓到一起），液壓缸被抬起，撥叉桿與定位套筒一起向下移動。圖3定位組件和旋轉(zhuǎn)組件機構(gòu)圖（二）壓緊組件設計該壓裝機構(gòu)主要由液壓缸，浮動關(guān)節(jié)，直線導軌，軸承座及相應的機械零件構(gòu)成。為了確保組裝后的壓緊件與轉(zhuǎn)動件之間的相對定位精度，直線導軌的滑塊可以被整個卷繞，并且左右兩端都設有螺紋孔，在螺紋孔中安裝有調(diào)整螺絲，可以調(diào)整滑塊的位置，在確定了滑塊的位置后，還可以判斷出滑軌的位置。夾具是一個整體，由多個構(gòu)件構(gòu)成，各構(gòu)件之間有一定的制造誤差，當多個構(gòu)件結(jié)合在一起時，就會出現(xiàn)累計誤差。為了盡量達到最后的焊接要求，在組裝過程中需要對各個機構(gòu)的位置進行調(diào)節(jié)，在組裝過程中，各個部件之間都不安裝定位銷，等組裝好后再進行銷子安裝。在工件定位完畢之后，需要在焊接之前對其進行壓制，如圖3b所示。液壓缸下壓時，浮動節(jié)及聯(lián)接塊也跟著下降，加壓后，加壓裝置下面的轉(zhuǎn)動裝置便啟動。該定位套是安裝在包含兩個軸承的軸承座中，下部是角接觸球軸承，上部是對心球面軸承，浮動連接是可以自由轉(zhuǎn)動的球頭結(jié)構(gòu)。在加壓機構(gòu)加壓后，轉(zhuǎn)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動，定位套筒也能作一個小幅度的微調(diào)，從而保證了整個焊接過程線圈、膜片及基座的緊密結(jié)合，從而保證了焊縫的質(zhì)量。圖4壓緊組件機構(gòu)圖

五、振動傳感器夾具關(guān)鍵零件工藝卡（一）定位組件工藝卡材料準備：在定位組件的制造過程中，材料的選擇至關(guān)重要。我們選用高硬度、高精度的合金鋼材料，這種材料具有優(yōu)異的耐磨性和穩(wěn)定性，能夠確保定位組件在長時間使用中保持高精度和長壽命。在采購材料時，我們會嚴格把控材料質(zhì)量，確保每一批材料都符合設計要求和標準。粗加工：粗加工是定位組件制造的第一步，主要通過銑削、鉆孔等方式去除多余材料，形成基本形狀。在這一階段，我們會根據(jù)設計圖紙和工藝要求，選擇合適的加工設備和刀具，確保加工過程的高效性和準確性。同時，我們還會對加工過程進行嚴格控制，避免出現(xiàn)誤差和缺陷。熱處理：熱處理是定位組件制造過程中不可或缺的一環(huán)。通過淬火和回火等處理方式，可以提高材料的硬度和耐磨性，進一步增強定位組件的穩(wěn)定性和使用壽命。在熱處理過程中，我們會根據(jù)材料特性和工藝要求，制定合適的熱處理方案，并嚴格控制處理溫度和時間，確保處理效果達到最佳狀態(tài)。精加工：精加工是定位組件制造的最后一道工序，主要通過磨削、鏜削等方式對零件進行精細加工，確保定位面、孔位等尺寸精度和表面粗糙度達到設計要求。在這一階段，我們會使用高精度的加工設備和測量工具，對零件進行精細調(diào)整和優(yōu)化，確保每一個定位組件都符合質(zhì)量標準。質(zhì)量檢測：質(zhì)量檢測是確保定位組件質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們會使用三坐標測量機等先進設備對定位組件進行全面檢測，包括尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等多個方面。只有經(jīng)過嚴格檢測并符合設計要求的定位組件，才會被認定為合格產(chǎn)品，進入下一道工序。清洗與防銹：在完成所有加工和檢測工序后，定位組件需要進行清洗和防銹處理。我們會使用專業(yè)的清洗劑去除零件表面的油污和雜質(zhì)，并使用防銹劑進行涂覆，以防止零件在存儲和運輸過程中生銹。這一步驟對于確保定位組件的長期穩(wěn)定性和使用壽命具有重要意義。（二）旋轉(zhuǎn)組件加工工藝卡材料選擇：旋轉(zhuǎn)組件是夾具中的關(guān)鍵部件，其材料選擇直接影響到夾具的性能和耐用性。我們選用耐磨、耐沖擊的優(yōu)質(zhì)合金材料，這種材料具有優(yōu)異的機械性能和抗疲勞性能，能夠確保旋轉(zhuǎn)組件在高速旋轉(zhuǎn)和重載條件下保持穩(wěn)定性和耐用性。粗加工：粗加工是旋轉(zhuǎn)組件制造的基礎步驟，主要通過車削、銑削等方式去除多余材料，形成旋轉(zhuǎn)組件的基本輪廓。在這一階段，我們會根據(jù)設計圖紙和工藝要求，選擇合適的加工設備和切削參數(shù)，確保加工過程的高效性和準確性。熱處理：熱處理對于提高旋轉(zhuǎn)組件的硬度和韌性至關(guān)重要。我們會根據(jù)材料的特性和工藝要求，選擇適當?shù)臒崽幚矸绞剑ㄈ绱慊稹⒒鼗鸬龋?，以改善材料的?nèi)部組織和性能。同時，我們會嚴格控制熱處理過程中的溫度和時間，確保達到最佳的處理效果。精加工：精加工是確保旋轉(zhuǎn)組件精度和性能的關(guān)鍵步驟。我們會使用高精度的磨削和拋光設備對旋轉(zhuǎn)面進行精細加工，以達到所需的平滑度和精度。此外，我們還會對旋轉(zhuǎn)組件的其他關(guān)鍵部位進行精細調(diào)整和優(yōu)化，確保其在使用過程中能夠保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)性能和精度。裝配調(diào)試：在完成所有加工工序后，旋轉(zhuǎn)組件需要與其他零件進行裝配調(diào)試。我們會按照設計要求將旋轉(zhuǎn)組件安裝在夾具上，并進行旋轉(zhuǎn)測試，以檢查其旋轉(zhuǎn)是否順暢、定位是否準確。在調(diào)試過程中，我們會根據(jù)實際情況對旋轉(zhuǎn)組件進行微調(diào)，以確保其性能達到最佳狀態(tài)。質(zhì)量檢測：質(zhì)量檢測是確保旋轉(zhuǎn)組件質(zhì)量的必要環(huán)節(jié)。我們會使用專業(yè)的檢測設備和工具對旋轉(zhuǎn)組件進行全面檢測，包括旋轉(zhuǎn)性能、精度、耐磨性等多個方面。只有經(jīng)過嚴格檢測并符合設計要求的旋轉(zhuǎn)組件，才會被認定為合格產(chǎn)品，進入下一道工序。

結(jié)論本設計對CA6140-01電加熱車削復合加工振動傳感器夾具設計進行了詳細的闡述，并對該夾具進行了應用。實踐表明，該夾具能夠有效解決振動傳感器產(chǎn)品的加工難題，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，為振動傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了一種新的加工方法。本設計還存在不足之處，例如：加工后表面粗糙度不能達