張智森

（中航工業(yè)金城南京機(jī)電液壓工程研究中心，江蘇 南京211106）

0 引言

航空機(jī)電產(chǎn)品中有許多管接頭類零件，其獨(dú)特的外形決定了需要有專門的工裝來(lái)應(yīng)對(duì)該類產(chǎn)品的加工。雖然專用工裝具有結(jié)構(gòu)與剛性上的優(yōu)勢(shì)，但也有只能為一個(gè)型號(hào)專用的狹隘性，極大地增加了生產(chǎn)成本。

通過(guò)分析多種型號(hào)管接頭類零件的工藝，把形狀類似、尺寸相近、加工要素和安裝方式相同的零件挑出來(lái)進(jìn)行分組，針對(duì)一組（或多組）相似零件的一道（或多道）工序綜合考慮夾具的設(shè)計(jì)方案，最后對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行誤差分析，這種夾具叫做成組夾具。它不但具有專用夾具的優(yōu)點(diǎn)，而且在一定范圍內(nèi)對(duì)工件特征具有良好的適應(yīng)性。加工組內(nèi)不同型號(hào)零件時(shí)，只需更換或調(diào)整夾具的某些零件就可以達(dá)到要求。其設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 成組夾具的設(shè)計(jì)流程

1 零件的分類與分組

該類型夾具是基于對(duì)不同型號(hào)的管接頭類零件進(jìn)行工藝分析和改進(jìn)來(lái)設(shè)計(jì)的。

零件分類：航空機(jī)電液壓設(shè)備上使用的管接頭有多種型號(hào)，把結(jié)構(gòu)相似、加工要素和功能基本相同的零件歸為一類，按“成組”原則設(shè)計(jì)加工夾具。

零件分組：管接頭類零件在加工時(shí)都需要在零件轉(zhuǎn)彎凸臺(tái)處定位，因此，所使用的夾具夾持部分應(yīng)做成開(kāi)口的叉形夾持件。叉口寬度B1與轉(zhuǎn)接頭凸臺(tái)處厚度B有關(guān)（圖2），因此，加工管接頭零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)管接頭轉(zhuǎn)彎處凸臺(tái)厚度B設(shè)計(jì)叉口零件（靠山）的寬度B1。

2 成組夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

成組夾具是根據(jù)一組被加工零件的特性而設(shè)計(jì)的，所以它與組內(nèi)各零件的形位公差、尺寸精度要求都有密切的關(guān)系。成組夾具在設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟上與專用夾具的設(shè)計(jì)大致相同，但其在結(jié)構(gòu)原理上與專用夾具有所區(qū)別。成組夾具一般由基礎(chǔ)件、可調(diào)換件和標(biāo)準(zhǔn)件3部分組成，基礎(chǔ)件包括夾具體、夾緊傳動(dòng)裝置、操縱機(jī)構(gòu)等。對(duì)于組內(nèi)的各種加工對(duì)象而言，其基礎(chǔ)件部分是完全相同的，而可換、可調(diào)部分是不同的，即通過(guò)更換或調(diào)整某些定位或?qū)蛟?lái)適應(yīng)組內(nèi)不同零件的加工要求。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮組內(nèi)各零件的形狀和尺寸，合理設(shè)計(jì)通用的基礎(chǔ)件，正確選擇和確定定位基準(zhǔn)、定位元件、導(dǎo)向元件、夾緊方式等。

圖2 管接頭類零件

2.1 定位基準(zhǔn)與定位元件的確定

2.2 夾緊方式和夾緊力方向的選擇

為了防止零件在加工中沿定位方向（S方向）移動(dòng)，本夾具采用叉形靠山和V型塊共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)定位夾緊。雖然夾緊力方向與切削力方向成90°，但由于加工過(guò)程中切削力主要由靠山叉口下端面來(lái)承擔(dān)，因此夾緊方式是可靠的，既能保證工件放置的正確，又能滿足成組的要求。

2.3 夾具體及其他基本設(shè)計(jì)

夾具基體是成組夾具的基礎(chǔ)，不但要結(jié)構(gòu)合理，而且要有足夠的剛度。另外，基體外廓尺寸應(yīng)滿足組內(nèi)全部零件的加工要求。其他基礎(chǔ)件應(yīng)根據(jù)組內(nèi)各工件的尺寸、形狀等因素綜合考慮，最終確定夾具基體的形狀、尺寸。

2.4 成組夾具結(jié)構(gòu)

加工管接頭類零件的成組夾具結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

該夾具靠山18在垂直方向可柔性調(diào)整，以適應(yīng)凸臺(tái)寬度B相同、垂直方向上尺寸H不同的管接頭的加工要求。垂直方向上通過(guò)調(diào)整緊定螺釘20和螺釘22來(lái)升降蓋板18的高度以適應(yīng)不同的深度H的定位。對(duì)于垂直方向上的定位，則可以依據(jù)管接頭凸臺(tái)厚度B來(lái)設(shè)計(jì)靠山18的寬度B1，通過(guò)更換調(diào)換件來(lái)滿足垂直方向上的定位要求，從而實(shí)現(xiàn)不同尺寸管接頭類零件的定位。管接頭的夾緊通過(guò)調(diào)整絲杠3帶動(dòng)左右鉗口5、7的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，絲杠的調(diào)節(jié)可以保證滿足一定尺寸范圍內(nèi)不同直徑D的管接頭的夾緊要求，加工管接頭最大直徑D由夾具鉗口7或9的開(kāi)口寬度決定。

圖3 夾具裝配圖

3 定位誤差分析

管接頭類零件外徑和端面都有精度要求，第一項(xiàng)徑向尺寸相對(duì)于外螺紋的大徑有位置度要求，第二項(xiàng)端面對(duì)徑向軸線（即凸臺(tái)中心）有長(zhǎng)度要求。從夾具結(jié)構(gòu)可以看出，管接頭類零件的這2項(xiàng)精度可以通過(guò)調(diào)整靠山18來(lái)調(diào)節(jié)管接頭水平軸線與圖3組合夾具體右圖水平軸線的位置度關(guān)系，使之位置度在條件范圍內(nèi)跳動(dòng)。同時(shí)調(diào)整圖3絲杠3來(lái)驅(qū)動(dòng)鉗口5、7的相向運(yùn)動(dòng)，使之夾緊管接頭，可使管接頭垂直方向軸線與鉗口V型中心線平行度、位置度關(guān)系保持在條件范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

該夾具的改進(jìn)是基于不同尺寸管接頭類零件的加工而進(jìn)行的，經(jīng)過(guò)多種型號(hào)產(chǎn)品的加工試制，完全能滿足產(chǎn)品的加工需求，而且該產(chǎn)品有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）縮短設(shè)計(jì)周期：加工不同型號(hào)管接頭時(shí)，只需設(shè)計(jì)調(diào)換件。調(diào)換件單獨(dú)出圖一般只占總夾具設(shè)計(jì)量的5%～15%，以本夾具為例，調(diào)換件只占設(shè)計(jì)總量的10%。（2）縮短制造周期：標(biāo)準(zhǔn)化、系列化零件的大量應(yīng)用，使得加工產(chǎn)品型號(hào)更換后只需加工調(diào)換件，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約了設(shè)計(jì)和制造成本。（3）節(jié)約原材料：調(diào)換件所需原材料只占夾具用料的5%～15%。（4）便于管理：該型成組夾具結(jié)構(gòu)緊湊，一物多用，大大減少了專用夾具的數(shù)量，便于工具站的管理。

［1］航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)夾具設(shè)計(jì)［M］.國(guó)防工業(yè)出版社，1979

［2］張以平.緊固件基礎(chǔ)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988

［3］李月琴，曾令宜，弓申.撥叉、撥叉體類零件鉆徑向孔成組夾具設(shè)計(jì)［J］.工具技術(shù)，2005（8）