摘要

本文通過常見的重卡轉(zhuǎn)向節(jié)尾柄鉆十字孔的工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)了一種夾具，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，可換性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過理論上的分析論證及實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，符合轉(zhuǎn)向節(jié)加工要求。

關(guān)鍵字：重卡轉(zhuǎn)向節(jié) 十字孔 可換鉆套 錐面進(jìn)行定位夾緊 專用夾具

背景

轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向橋中的重要零件，承受汽車載荷并帶動(dòng)前輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)使汽車轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向節(jié)尾柄十字孔的加工在整個(gè)零件加工工藝過程中十分重要，鉆孔工藝主要體現(xiàn)在加工軸線對(duì)中性，所以需精度高剛性好的夾具，且轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)屬于空間異型，常規(guī)夾具很難實(shí)現(xiàn)加工過程的準(zhǔn)確定位。目前相關(guān)的夾具很多，但大多有結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、成本高、拆裝不便捷、定位困難等缺點(diǎn)，難以大批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的一種用于重卡轉(zhuǎn)向節(jié)尾柄鉆十字孔專用夾具，可達(dá)到加工要求。本文通過方案對(duì)比及加工實(shí)例給以論證。

1.零件工藝要求分析

轉(zhuǎn)向節(jié)尾柄交叉孔 的工序要求分析：兩孔呈“十”字形分布，屬于交叉孔系。孔徑 由麻花鉆直徑尺寸保證。距離軸端面位置尺寸6mm，兩孔中心線垂直，一孔中心線與軸端扁平面相垂直等要求需要由夾具保證。

2.夾具定位和夾緊方案設(shè)計(jì)

（1）利用已經(jīng)粗精加工的 端平面、 外圓和 孔作為定位基準(zhǔn)（即一面兩孔定位法），即用 端平面限制3個(gè)自由度（兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，一個(gè)移動(dòng)自由度）， 外圓限制2個(gè)自由度（兩個(gè)移動(dòng)自由度），用 孔限制1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。分度則是采用夾具體上兩相差90°的定位孔，利用菱形銷來分度，先鉆 孔，然后將 菱形銷拔出，把工件旋轉(zhuǎn)90度，在夾具體上設(shè)計(jì)另一個(gè)定位孔，再將菱形銷插入 定位孔內(nèi)，鉆另一方向 孔。

（2）采用整體結(jié)構(gòu)。由于對(duì)孔距的精度要求不高，故利用錐面作為主要定位基準(zhǔn)面，由夾具體內(nèi)孔錐面限制5個(gè)自由度，吸取方案一中的菱形銷定位思想，采用菱形銷在 定位限制1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批大量生產(chǎn)，故采用可換鉆套，防止鉆套需要更換而帶來的不便利用夾具體上的垂直面作為分度裝置,確定兩鉆套的垂直位置, 并利用摩擦力和切削力進(jìn)行夾緊。

以上兩種方案,均能較好地保證兩孔中心線垂直以及其中一孔中心線垂直于扁平面的要求。

3.夾具方案選擇：

方案1:由于夾具中的定位方式，使得轉(zhuǎn)向節(jié)鉆孔加工成為懸臂梁結(jié)構(gòu)，無輔助支撐會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工精度；加輔助支撐使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，夾具若采用獨(dú)立的夾緊機(jī)構(gòu)，不利于工件裝拆，且在鉆第二孔時(shí)對(duì)工件重新定位會(huì)導(dǎo)致夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低生產(chǎn)效率。

方案2：運(yùn)用工件錐面定位，且用 孔限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。利用夾具體整體垂直面分度，用楔形自鎖來實(shí)現(xiàn)工件夾緊，使夾具的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，減輕了夾具重量，便于制造及操作。采用翻轉(zhuǎn)式鉆模方式，實(shí)現(xiàn)一次定位，可完成兩個(gè)交叉孔的加工，有效消除二次定位帶來的誤差，采用可換鉆套還可方便地更換鉆套。

經(jīng)過以上分析對(duì)比采用方案二作為鉆 十字形孔的夾具結(jié)構(gòu)方案。

4.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖所示，夾具主要由可換鉆套（包括螺釘）、菱形銷和夾具體共3部分組成。夾具體上兩個(gè)基準(zhǔn)面A和B作為定位面，保證兩孔中心線的垂直。使用時(shí)，將工件錐面C面套入夾具中的定位錐面，在轉(zhuǎn)向節(jié) 工藝孔處由菱形銷導(dǎo)向，并用紫銅棒輕輕敲擊夾具體左端，保證工件錐面與夾具中定位錐面夾緊。將夾具體放至鉆床工作臺(tái)面基準(zhǔn)面A定位，引導(dǎo)鉆頭通過鉆套1加工 孔，退出鉆頭后翻轉(zhuǎn)夾具體90°，以基準(zhǔn)B定位放至鉆床工作臺(tái)面,引導(dǎo)鉆頭通過鉆套2加工另一方向孔 。夾具體鉆套安裝部分采用十字通孔，便于排屑、清理，且整個(gè)加工過程無須將夾具在鉆床工作臺(tái)上進(jìn)行安裝，裝卸工件較為簡(jiǎn)便。

圖 1夾具體三維造型

圖2 菱形銷

圖3 可換鉆套用螺釘

圖4 可換鉆套

圖5 夾具裝配圖

5.切削力的計(jì)算

加工過程中，切削力不可避免，通過計(jì)算切削力，驗(yàn)證加工過程中夾具體的受力。根據(jù)文獻(xiàn)[2]表1-13，

6.夾緊力的計(jì)算

斜楔升角 ，滿足手動(dòng)夾緊時(shí)的斜楔自鎖條件。

一般鋼件接觸面的摩擦因數(shù) ，

故平面摩擦?xí)r作用在斜楔斜面上的摩擦角

根據(jù)文獻(xiàn)[2]表1-21，無移動(dòng)柱塞式斜楔夾緊機(jī)構(gòu)中，對(duì)多楔楔面、斜面滑動(dòng)，

假使原始推力 ，

則斜楔夾緊產(chǎn)生的夾緊力

可滿足使用要求。

圖6 夾具體零件圖

7.結(jié)論

在轉(zhuǎn)向節(jié)加工中，十字孔加工為較典型工序，生產(chǎn)類型為中批大量生產(chǎn)。該夾具的設(shè)計(jì)吸收了翻轉(zhuǎn)鉆模設(shè)計(jì)理念，綜合考慮工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用夾具體錐面進(jìn)行定位和夾緊，采用可換鉆套，在整體結(jié)構(gòu)方面進(jìn)一步簡(jiǎn)化了夾具，滿足了工件的加工精度要求，提高了生產(chǎn)效率, 為中小件交叉孔系的鉆模設(shè)計(jì)進(jìn)行了有益的探索。

8.參考文獻(xiàn)

[1] 李凱嶺.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2010.

[2] 曹巖，白瑀.機(jī)床夾具手冊(cè)與三維圖庫(kù)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2010.

[3] 卞洪元.機(jī)械制造工藝與夾具[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社. 2010.

作者簡(jiǎn)介

劉秀清，女，1967-3，籍貫：山東陵縣，單位：德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職稱：副教授，研究方向：機(jī)械電子工程