王江江++王建國++江崔穎++馮彬

摘 要：操縱桿支架屬于汽車換檔部分，它主要用來固定操縱桿，在加工過程中需加工底面、Φ11孔、Φ20孔以及36槽四個部分。本論文主要針對操縱桿支架上的Φ20孔進(jìn)行加工工藝分析及組合夾具設(shè)計，在操縱桿支架加工工藝基礎(chǔ)上設(shè)計的組合夾具為加工Φ20孔的專用夾具，具有可重組性、可局部調(diào)整性及其結(jié)構(gòu)簡單等特性。

關(guān)鍵詞：操縱桿支架；加工工藝；組合夾具

中圖分類號：TG75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著零件加工精度要求的提高，數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛，由于組合夾具具有可重組性、裝夾方便等優(yōu)點，在生產(chǎn)制造過程中被廣泛使用。零件組合夾具設(shè)計效率的提高對零件的市場效益具有重要意義，同時我國在組合夾具的設(shè)計及應(yīng)用方面已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗，所以急需高效可行的設(shè)計方法將這些經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為企業(yè)的生產(chǎn)效益，這就需要提高設(shè)計的效率。組合夾具因為其可重組性及其結(jié)構(gòu)簡單等特性，可以有效地解決中小型企業(yè)在技術(shù)力量不足及生產(chǎn)能力低下等問題，提高中小型企業(yè)的工藝裝備能力。

本文以操縱桿支架零件為對象，設(shè)計操縱桿支架Φ20孔的組合夾具，在分析和研究Φ20孔工藝的基礎(chǔ)上，利用三維CAD軟件對組合夾具進(jìn)行設(shè)計。

1.操縱桿支架工藝分析

1.1 零件的作用

操縱桿支架屬于汽車換檔部分，它主要用來固定操縱桿，在汽車正常行駛過程中保證操縱桿不會發(fā)生移動，從而保證車輛的行駛安全。Φ11孔用于將操縱桿支架固定在汽車底盤上，Φ20孔用于將操縱桿固定在支架上，36槽用于保證操縱桿在換檔時不會產(chǎn)生角度偏差，避免出現(xiàn)卡死等現(xiàn)象。

1.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

操縱桿共有4組加工表面，分別為：2×Φ20孔、支架底面、36槽、3×Φ11孔。支架的底面因為要和汽車底座接觸，所以需要進(jìn)行切削加工，這樣提高了換檔時之家地面和接觸剛度；Φ11孔端面為平面，可以防止加工過程中鉆頭組胺片，以保證空的加工精度；Φ20孔的一端面有拔模角度，鉆孔時會產(chǎn)生偏差，所以選用鏜孔會更好些；36槽通過銑、削、粗、精加工一次完成即可保證和操縱桿配合。由此可見，該零件的工藝性較好。

1.3 毛坯的選擇

形狀復(fù)雜的毛坯用鑄件?；诣T鐵是價格便宜、應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料，灰鑄鐵材料有石墨的存在，因此有很好的力學(xué)性能和減震效果?；诣T鐵中的石墨韌性較低，在切削加工受力形成斷屑，所以灰鑄鐵的工藝性能符合本文零件的加工，在我國鑄件中，約80%為灰鑄鐵，使用廣泛。所以本文的操縱桿支架毛坯材料選用灰鑄鐵材料。操縱桿支架的形狀較復(fù)雜，且工件整體精度要求較高，所以應(yīng)用鑄造方式得到精鑄件毛坯。

根據(jù)《機械加工工藝手冊》，2×Φ20孔的加工精度要求較高，工序如下：

（1）利用鏜床，專用夾具、麻花鉆、游標(biāo)卡尺等鉆孔使孔徑至19mm。

（2）利用鏜床，專用夾具、麻花鉆、游標(biāo)卡尺等鏜孔使孔徑至19.75mm。

（3）利用鏜床，專用夾具、麻花鉆、游標(biāo)卡尺等精鉸孔使孔徑至20mm。

2.定位方案的確定

由零件圖樣和該零件的機械加工工藝過程可知，工件上兩個Φ20孔與工件的底面和后垂直面有距離要求，表明這兩個Φ20孔的工序基準(zhǔn)是工件后垂直面和底面，要盡可能以底面和后垂直面為定位基準(zhǔn)，以避免由于基準(zhǔn)不重合而引起的加工誤差。

由零件的加工實際情況可知，考慮到工件后垂直面有一定斜角，很難用于夾緊，如果單獨以底面為定位基準(zhǔn)則只能限制三個自由度，所以必須另外選擇其他的定位基準(zhǔn)以滿足定位要求。

經(jīng)過整體分析，決定選擇用即“一面兩銷”的定位方案，即底面為第一基準(zhǔn)，限制零件的3個自由度，以3×Φ11孔中的兩個孔作為第二基準(zhǔn)，限制零件的3個自由度。值得注意的是左邊的銷為圓柱定位銷，所以為了防止過定位，右邊的銷選用扁頭定位銷。

3. Φ20孔的組合夾具設(shè)計

3.1 確定導(dǎo)向裝置與加緊機構(gòu)

在加工Φ20孔時，要對孔進(jìn)行粗精鏜等工步的加工，最終達(dá)到圖樣上的加工要求故選用快換鏜套作為刀具的導(dǎo)向元件。

根據(jù)定位方案和工件的形狀特點，可采用手動螺旋夾緊機構(gòu)，手動螺旋夾緊機構(gòu)主要零件為壓板和螺栓，利用“杠桿原理”來夾緊工件。

3.2 夾緊力的分析

在確定本夾具定位方案、導(dǎo)向裝置及夾緊方案后，現(xiàn)在進(jìn)行夾緊力分析。在對Φ20進(jìn)行擴孔時，切削力有兩個，一個是主切削力，它主要形成扭矩；另一個是軸向進(jìn)給力，它給工件施加側(cè)移力。對于扭矩來說，由于夾具本身可以承受很強的橫向載荷，故沒有必要校核扭矩。對于橫向進(jìn)給力，在底座上有兩個和Φ11孔配合的小銷，而小銷本身就與夾具底座剛性連接在一起，有很強的固定作用，軸向進(jìn)給力無法使其發(fā)生移動。

本套夾具采用兩個壓板夾緊，壓板主要靠上下旋動壓板上的螺紋直徑為12mm的六角螺母來實現(xiàn)夾緊。可知該機構(gòu)屬于單個螺旋夾緊。

經(jīng)查《機床夾具設(shè)計手冊》，六角螺母的夾緊力為5380N。經(jīng)計算，兩個夾緊機構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力為10760N，遠(yuǎn)大于夾具所需的夾緊力，即可以滿足要求。

3.3 夾具體設(shè)計

本夾具主要用來加工操縱桿支架上Φ20mm的孔，孔加工成通孔，先粗鉆孔至Φ19mm后再用鉸刀將孔擴至Φ19.5mm，然后用精鉸刀鉸至Φ19.75mm，最后精校至Φ20mm。在加工過程中，應(yīng)按照零件加工精度要求，保證孔的尺寸、位置精度及表面粗糙度等，提高勞動生產(chǎn)率。

在前期方案分析過程中，用壓板使底面緊貼模板，用Φ11的小銷通過兩個Φ11孔固定在底座上，使其按照要求加工，設(shè)計出來的鉆模板要保證2×Φ20的位置及孔徑。

在組合夾具設(shè)計過程中，以提高企業(yè)生產(chǎn)效率為目的，注意提高勞動生產(chǎn)率，控制制造成本。為此，也要考慮夾具的實用性及勞動強度。本零件是精鑄件，加工余量較小，切削力不是太大，裝夾時需要的壓緊力也不大，所以手動壓緊就可以滿足需要，沒有必要使用氣動或者液壓壓緊。

結(jié)論

本文主要針對操縱桿支架上的Φ20孔進(jìn)行加工工藝分析及組合夾具設(shè)計，在操縱桿支架加工工藝基礎(chǔ)上設(shè)計的組合夾具為加工Φ20孔的專用夾具，可對其進(jìn)行重新組裝和局部調(diào)整。本文采用灰鑄鐵毛坯材料，對Φ20孔進(jìn)行先鉆后粗鉸再精鉸的工藝順序，在此基礎(chǔ)上利用三維CAD軟件設(shè)計組裝出一套有效可行的專用組合夾具，采用“一面兩銷”定位方案，在加工過程中將操縱桿支架固定住，使得零件的加工精度得到保障。

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