CA6140-01电加热车削复合加工振动传感器夹具设计2

毕业设计说明书廖强勇21314117213141目录TOC\o"1-2"\h\u4578毕业设计说明书 一、引言随着制造业的不断发展和技术的进步，复合加工技术在金属加工领域中扮演着越来越重要的角色。CA6140-01型号的电加热车削机床作为一种先进的加工设备，具有高效、精确的加工能力，被广泛应用于各种复杂零件的加工过程中。在复合加工过程中，振动传感器的使用变得至关重要，它能够实时监测加工过程中的振动情况，帮助操作人员及时调整加工参数，提高加工质量和效率。然而，在将振动传感器应用于CA6140-01型号机床的复合加工过程中，一个关键的挑战是如何设计一种有效的夹具，能够稳固地固定振动传感器，并且不干扰加工过程。本设计旨在针对CA6140-01型号机床的特点和振动传感器的安装要求，提出一种创新的夹具设计方案。通过合理的结构设计、材料选择以及稳固的固定机制，该夹具将能够有效地保护振动传感器，确保其在复合加工过程中的稳定性和可靠性，从而为提高加工质量和效率提供可靠的技术。

二、零件加工分析振动传感器是一种用来测量外界振动的产品，它的主要作用是感知振动信号，同时还可以检测外界振动信号的大小，并将其转换成电信号，再通过测量电路将电信号转换成对应的电压信号。该零件主要由铝合金制成，属于薄壁类零件，采用传统加工方法进行加工时，很容易发生变形或者尺寸超差的现象。传统加工振动传感器时，主要是先进行车削加工然后进行热处理，而热处理对零件的尺寸和形状精度有着较大影响，而CA6140-01振动传感器的主要技术指标为尺寸精度≤±0.1mm、形状精度≤±0.01mm、表面粗糙度≤Ra0.16μm。图1振动传感器在传统加工方法中，采用电加热对零件进行加工时，工件温度高达150℃以上，会严重影响到零件的形状精度和尺寸精度。为了解决这一问题，需要在传统加工方法的基础上加入夹具结构来进行辅助加工。本夹具属于一种特殊结构夹具，其主要作用是保证工件的形状精度和尺寸精度。对于振动传感器而言，其主要技术指标为：体积密度≤1.21g/cm3;质量密度≤1.24g/cm3;内应力≤0.1MPa；硬度≤HRC55。而振动传感器的加工过程中一般不会产生变形或者尺寸超差等问题。但是如果零件在加工过程中使用传统夹具进行辅助加工时，在工件加热的过程中可能会产生变形。因此为了避免零件变形和尺寸超差等问题的发生，在本夹具设计时采用了一种特殊的结构设计方法来实现振动传感器零件的复合加工。

三、振动传感器夹具的工作原理（一）夹具结构及工作原理振动传感器夹具，这一看似简单的工具，实际上包含了电机轴、滑座、感应线圈和电磁铁等多个关键组件，每个组件都发挥着不可或缺的作用。首先，让我们深入了解这些组件是如何相互协作，共同构成夹具的整体功能的。电机轴，作为夹具的动力之源，通过电力驱动产生旋转力。它的旋转运动不仅为整个夹具提供了动力，还确保了夹具能够按照预定的轨迹和速度进行工作。电机轴的精度和稳定性直接影响到夹具的工作效果，因此，在设计和制造过程中，对电机轴的选材、加工和装配都有着严格的要求。滑座，这个看似简单的部件，却承载着将电机轴的旋转动力传递给夹具的重要任务。它紧密地安装在电机轴上，并能够沿着轴线进行自由而平稳的旋转。滑座的设计和制造同样需要高精度的工艺，以确保其能够准确地传递动力，并在旋转过程中保持稳定的性能。感应线圈，作为夹具中的感应部件，它的作用至关重要。感应线圈位于滑座内部，当滑座带动夹具旋转时，感应线圈能够实时感知到夹具位置的变化，并将其转化为电流信号。这种电流信号的变化，进一步反映了振动传感器的运动状态，为后续的电磁铁控制提供了重要的信息。电磁铁，作为夹具的控制元件，它的作用是通过产生吸附力来固定振动传感器。当感应线圈中的电流发生变化时，电磁铁的工作状态也会相应地进行调整。这种调整使得电磁铁的吸合力能够与振动传感器的运动状态相匹配，从而实现对振动传感器的精确控制。在夹具的工作过程中，这些组件之间的协同作用构成了夹具的核心工作原理。电机轴的旋转运动通过滑座传递给夹具，使夹具能够按照预定的轨迹进行旋转。同时，感应线圈实时感知夹具位置的变化，并将这些变化转化为电流信号。这些电流信号进一步控制电磁铁的工作状态，实现对振动传感器的精确控制。通过这种协同作用，夹具能够准确地感知和响应振动传感器的运动状态，从而实现对振动信号的精确采集和处理。值得一提的是，夹具的设计还充分考虑了稳定性和耐用性。通过选用高质量的材料和采用先进的制造工艺，夹具能够在长时间的工作中保持稳定的性能，并减少故障的发生。此外，夹具还采用了模块化设计，使得各个组件可以方便地进行更换和维修，进一步提高了夹具的可靠性和使用寿命。振动传感器夹具通过电机轴、滑座、感应线圈和电磁铁等组件的协同作用，实现了对振动信号的精确采集和处理。其精密的结构和核心工作原理使得夹具在振动监测和数据分析等领域发挥着越来越重要的作用。（二）电磁原理及振动传感器旋转机制振动传感器夹具的工作原理的精髓在于电磁原理与振动传感器旋转机制的完美结合。当我们深入探索这一机制时，会发现其中蕴含着丰富的物理原理与工程技术。首先，我们来详细了解一下电磁原理在夹具工作中的应用。当电加热线圈通电时，电流在其中流动，根据电磁感应定律，会在其周围产生交变的磁场。这个磁场是夹具工作的关键所在，它沿着滑座内壁分布，并延伸到感应线圈中。由于磁场的变化，感应线圈中产生了感应电流。这个感应电流不仅是电磁原理的直观体现，更是夹具控制振动传感器旋转的动力来源。接下来，我们来看看这个感应电流是如何转化为电磁转矩的。根据电磁学的知识，感应电流与磁场相互作用，会产生一个电磁转矩。这个电磁转矩通过电机轴传递到电磁铁，使其产生强大的磁场。电磁铁的磁场与振动传感器之间产生了吸附力，这个吸附力将振动传感器牢牢地固定在夹具上。那么，振动传感器是如何在电磁铁的吸附力作用下进行旋转的呢？这就涉及到了振动传感器的旋转机制。振动传感器与电磁铁之间的吸附力，不仅固定了振动传感器的位置，还为其提供了旋转的动力。当电磁铁的吸附力发生变化时，振动传感器的旋转状态也会随之改变。具体来说，吸附力与振动传感器的旋转角速度成正比关系。当吸附力增大时，振动传感器的旋转速度加快；反之，当吸附力减小时，旋转速度减缓。这种旋转机制使得振动传感器能够精准地响应夹具的旋转运动，并将其转化为相应的振动信号。在夹具与工件相互作用的过程中，振动传感器的旋转速度变化会导致夹具与工件之间的相对位置发生变化，从而产生具有特定振动特征的信号。这些信号是分析工件状态、进行故障诊断的重要依据。电磁原理与振动传感器旋转机制的协同作用，使得振动传感器夹具能够实现对振动信号的精确采集和处理。这一机制的深入理解，不仅有助于我们更好地应用夹具进行振动监测，还为相关领域的技术创新提供了有力支持。

四、振动传感器夹具设计方案该夹具组件包括：平移平台（XY两轴），定位组件，旋转组件，压紧组件，激光输出透镜组件。在送料过程中，平移平台（XY二轴）移至手动送料位置，手动将材料装入定位组合件中，按下起动键，平移平台（XY二轴）移动至焊接位置，再由加压组合件挤压工件，转动组合件便可带动工件作转动运动。这时，激光开始出光焊，转动组装件转动一圈就完成了封焊，焊完后，将压装筒顶起；之后，平移平台（XY二轴）又重新返回手动送料位置，手工取出已焊好的工件，完成一次焊接。图2夹具整体结构（一）定位组件和旋转组件设计定位总成和转动总成是本设计描述的焊接装置的核心机构（如图2所示），它的首要作用是对工件进行定位并转动，在对工件进行定位后，加压组合件将工件挤压，挤压后，转动组合件连同定位总成一同转动。该定位装置主要包括拨叉装置、定位套筒等；所述转动部件以电动转盘为主。其中，拨叉机构就像是一个杠杆机构，它的一端与缸体相连，另一端与定位套相连，两者之间由一转轴固定，当气缸上下运动时，它的另一端也随之运动，这样就达到了定位机构的退避功能；定位套筒用于对要焊接的工件进行径向定位。当被焊接工件被挤压后，该挤压装置的缸体便启动了转动机构；然后，激光出射镜头总成被点亮，然后和转动部件相配合，完成了整体的焊接。在图2b中示出了该定位机构的具体构造，在该定位机构中，该拨叉杆与该缸体之间采用了漂浮式的连接。所述拨叉杆为Y形，所述定位套外侧设有一圆形凹槽，所述拨叉杆可插设于所述定位套的所述圆形凹槽中；所述定位套筒内设有导向套筒，所述导向套筒与所述转动总成相连接；在定位套管下面有一个返回弹簧。在上料过程中，液压缸向上移动，使拨叉杆和定位套向下移动（导向套管不动），这个时候，手工把要焊接的工件装入定位套中，当上料结束以后，液压缸就会往下移动，这时，定位套就会伸出来（向上移动），把所有要焊接的工件都装在里面；焊接时（这时，压力总成已经把要焊接的工件挤压到一起），液压缸被抬起，拨叉杆与定位套筒一起向下移动。图3定位组件和旋转组件机构图（二）压紧组件设计该压装机构主要由液压缸，浮动关节，直线导轨，轴承座及相应的机械零件构成。为了确保组装后的压紧件与转动件之间的相对定位精度，直线导轨的滑块可以被整个卷绕，并且左右两端都设有螺纹孔，在螺纹孔中安装有调整螺丝，可以调整滑块的位置，在确定了滑块的位置后，还可以判断出滑轨的位置。夹具是一个整体，由多个构件构成，各构件之间有一定的制造误差，当多个构件结合在一起时，就会出现累计误差。为了尽量达到最后的焊接要求，在组装过程中需要对各个机构的位置进行调节，在组装过程中，各个部件之间都不安装定位销，等组装好后再进行销子安装。在工件定位完毕之后，需要在焊接之前对其进行压制，如图3b所示。液压缸下压时，浮动节及联接块也跟着下降，加压后，加压装置下面的转动装置便启动。该定位套是安装在包含两个轴承的轴承座中，下部是角接触球轴承，上部是对心球面轴承，浮动连接是可以自由转动的球头结构。在加压机构加压后，转动机构转动，定位套筒也能作一个小幅度的微调，从而保证了整个焊接过程线圈、膜片及基座的紧密结合，从而保证了焊缝的质量。图4压紧组件机构图

五、振动传感器夹具关键零件工艺卡（一）定位组件工艺卡材料准备：在定位组件的制造过程中，材料的选择至关重要。我们选用高硬度、高精度的合金钢材料，这种材料具有优异的耐磨性和稳定性，能够确保定位组件在长时间使用中保持高精度和长寿命。在采购材料时，我们会严格把控材料质量，确保每一批材料都符合设计要求和标准。粗加工：粗加工是定位组件制造的第一步，主要通过铣削、钻孔等方式去除多余材料，形成基本形状。在这一阶段，我们会根据设计图纸和工艺要求，选择合适的加工设备和刀具，确保加工过程的高效性和准确性。同时，我们还会对加工过程进行严格控制，避免出现误差和缺陷。热处理：热处理是定位组件制造过程中不可或缺的一环。通过淬火和回火等处理方式，可以提高材料的硬度和耐磨性，进一步增强定位组件的稳定性和使用寿命。在热处理过程中，我们会根据材料特性和工艺要求，制定合适的热处理方案，并严格控制处理温度和时间，确保处理效果达到最佳状态。精加工：精加工是定位组件制造的最后一道工序，主要通过磨削、镗削等方式对零件进行精细加工，确保定位面、孔位等尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。在这一阶段，我们会使用高精度的加工设备和测量工具，对零件进行精细调整和优化，确保每一个定位组件都符合质量标准。质量检测：质量检测是确保定位组件质量的关键环节。我们会使用三坐标测量机等先进设备对定位组件进行全面检测，包括尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等多个方面。只有经过严格检测并符合设计要求的定位组件，才会被认定为合格产品，进入下一道工序。清洗与防锈：在完成所有加工和检测工序后，定位组件需要进行清洗和防锈处理。我们会使用专业的清洗剂去除零件表面的油污和杂质，并使用防锈剂进行涂覆，以防止零件在存储和运输过程中生锈。这一步骤对于确保定位组件的长期稳定性和使用寿命具有重要意义。（二）旋转组件加工工艺卡材料选择：旋转组件是夹具中的关键部件，其材料选择直接影响到夹具的性能和耐用性。我们选用耐磨、耐冲击的优质合金材料，这种材料具有优异的机械性能和抗疲劳性能，能够确保旋转组件在高速旋转和重载条件下保持稳定性和耐用性。粗加工：粗加工是旋转组件制造的基础步骤，主要通过车削、铣削等方式去除多余材料，形成旋转组件的基本轮廓。在这一阶段，我们会根据设计图纸和工艺要求，选择合适的加工设备和切削参数，确保加工过程的高效性和准确性。热处理：热处理对于提高旋转组件的硬度和韧性至关重要。我们会根据材料的特性和工艺要求，选择适当的热处理方式（如淬火、回火等），以改善材料的内部组织和性能。同时，我们会严格控制热处理过程中的温度和时间，确保达到最佳的处理效果。精加工：精加工是确保旋转组件精度和性能的关键步骤。我们会使用高精度的磨削和抛光设备对旋转面进行精细加工，以达到所需的平滑度和精度。此外，我们还会对旋转组件的其他关键部位进行精细调整和优化，确保其在使用过程中能够保持稳定的旋转性能和精度。装配调试：在完成所有加工工序后，旋转组件需要与其他零件进行装配调试。我们会按照设计要求将旋转组件安装在夹具上，并进行旋转测试，以检查其旋转是否顺畅、定位是否准确。在调试过程中，我们会根据实际情况对旋转组件进行微调，以确保其性能达到最佳状态。质量检测：质量检测是确保旋转组件质量的必要环节。我们会使用专业的检测设备和工具对旋转组件进行全面检测，包括旋转性能、精度、耐磨性等多个方面。只有经过严格检测并符合设计要求的旋转组件，才会被认定为合格产品，进入下一道工序。

结论本设计对CA6140-01电加热车削复合加工振动传感器夹具设计进行了详细的阐述，并对该夹具进行了应用。实践表明，该夹具能够有效解决振动传感器产品的加工难题，保证了产品的质量，为振动传感器产品的生产提供了一种新的加工方法。本设计还存在不足之处，例如：加工后表面粗糙度不能达