毛丹丹

(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，廣西 柳州 545006)

下推力桿支架零件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

毛丹丹

(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，廣西 柳州 545006)

分析下推力桿支架零件的技術(shù)特征，合理安排加工工藝，設(shè)計(jì)了一道工序的專用銑床夾具，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，提高了零件的加工效率，具有良好的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

下推力桿支架；工藝分析；夾具設(shè)計(jì)

下推力桿支架是家用汽車驅(qū)動(dòng)后橋的重要零件。它是由多曲面組成的異形槽形零件，因其材料薄、拉伸深度大、尺寸精度高，加工難度較大(如圖1所示)。同時(shí)，針對(duì)該零件加工工序多，質(zhì)量一致性差及廢品率高的情況，在保障零件高效率、高質(zhì)量加工的同時(shí)，優(yōu)化工藝路線也是十分必要的。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率，除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效益，使生產(chǎn)成本盡量降低。

1 下推力桿支架機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)

圖1 零件結(jié)構(gòu)圖

1.1 技術(shù)特征及加工分析

在圖1中，A等于26 mm，B等于5 mm，C等于2 mm，技術(shù)要求為去除毛邊及其鋒利的地方，鑄造后去除鑄渣，不能有鑄造缺陷，不允許在連接部分修補(bǔ)，拔模斜度不大于3°。零件材料為ZG270-500，鑄造后機(jī)加工成型。從零件圖上可以看出，它主要有兩組表面需要加工，而這兩組加工表面有著一定的技術(shù)要求，現(xiàn)將這兩組加工表面分述如下：φ19孔兩端面的要求是：距離為40±0.2 mm，相互平行且與下叉口中心線成9°20′夾角，左端面與毛坯面距離為5 mm，同時(shí)還要保證尺寸26±0.5 mm，右端面與毛坯面距離為2 mm，兩端面高度為54 mm，粗糙度均為Ra12.5；φ19兩個(gè)孔的要求是孔距為115±0.2 mm，并與中心線對(duì)稱分布，且要保證尺寸24 mm，30 mm及160±1 mm，孔口倒角為C1；兩組加工表面間的位置要求為φ19孔中心線應(yīng)與兩端面垂直。在加工φ19孔時(shí)，要同時(shí)保證尺寸160±1 mm；24±0.2 mm及30±0.2 mm是很難做到的，除非鑄件做的很準(zhǔn)確，可將上叉口的加工深度改為54 mm，保證其尺寸在自由公差范圍之內(nèi)即可。由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)條件及其生產(chǎn)綱領(lǐng)，可采取先加工兩端面，后加工兩孔，正確選擇定位基準(zhǔn)，借助于專用夾具，便能保證其技術(shù)要求。

1.2 制定工藝路線

確定各加工表面的精度等級(jí)，如表1所示：

表1 各加工表面的精度等級(jí)

在編制機(jī)械加工工藝過(guò)程卡時(shí)，切削加工的工序安排應(yīng)該遵循如下：先粗加工后精加工；先加工主要表面后加工次要表面；先加工基準(zhǔn)面后加工其它表面；先加工平面后加工圓孔。本零件由于結(jié)構(gòu)特殊，熱處理需要采取時(shí)效處理，零件的工藝過(guò)程卡如表2所示：

表2 零件機(jī)械加工工藝過(guò)程卡

2 定位和夾緊裝置的設(shè)計(jì)

2.1 定位裝置的設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡(大批量生產(chǎn))可知，在銑加工的過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)一套專用的銑床夾具，用來(lái)加工零件的兩個(gè)端面，達(dá)到零件圖紙的尺寸要求。

下推力桿支架加工的材料為鑄鋼，加工水平尺寸為40±0.2 mm的前后兩個(gè)端面(4個(gè))，如圖2所示。根據(jù)下推力桿支架的特殊結(jié)構(gòu)，本夾具采用的是支撐釘和定位方套定進(jìn)行定位，均采用粗基準(zhǔn)方式，而毛坯、沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工的表面采用的定位基準(zhǔn)為粗基準(zhǔn)。對(duì)于該零件來(lái)說(shuō)，可用上叉口的頂面，下叉口的兩內(nèi)側(cè)面，因?yàn)樗遣恍枰庸さ钠矫?，相?duì)其它表面，其結(jié)構(gòu)規(guī)整、鑄造缺陷較少，適合選用粗基準(zhǔn)定位。

圖2 下推力桿結(jié)構(gòu)示意圖

其定位原理圖如圖3所示。定位方套與工件頂面接觸的三個(gè)支撐釘，主要限制了3個(gè)自由度，即Z軸的移動(dòng)、X軸和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；定位塊與工件上叉口側(cè)面接觸的2個(gè)支撐釘，主要限制了2個(gè)自由度，即X方向的移動(dòng)和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在銑削加工過(guò)程中，盤銑刀的走刀方向?yàn)閅方向，故不需要限制Y軸的移動(dòng)，只需要限制加工工件的5個(gè)自由度即可以完成零件的加工要求。

圖3 定位原理

下推力桿支架材料為ZG270-500，鑄造后存在鑄造缺陷，其表面凹凸不平，由于本例中采用的定位方式為粗基準(zhǔn)定位，每個(gè)工件由于鑄造原因可能出現(xiàn)尺寸大小不一致，大批量的生產(chǎn)加工，不能保證每個(gè)工件相對(duì)機(jī)床都有一個(gè)預(yù)先確定的位置。因此在定位裝置的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這一要求，以滿足零件的加工需要。設(shè)計(jì)一個(gè)彈性撐開(kāi)裝置解決上述問(wèn)題，主要由楔塊、螺桿、彈簧、十字移動(dòng)塊、套筒、螺母、墊片、連接板等組成，如圖4所示，零件在加工過(guò)程中，當(dāng)下推力桿支架下叉口尺寸較大，可以手動(dòng)調(diào)整定位裝置的距離。手動(dòng)順時(shí)針擰緊螺母，在螺母軸向推力的作用下，帶動(dòng)套筒往前推動(dòng)楔塊移動(dòng)，而兩個(gè)楔塊與十字移動(dòng)塊之間采用的是錐面配合，楔塊往前移動(dòng)，在彈簧擠壓作用下，導(dǎo)致螺桿另端得楔塊同向移動(dòng)，部件之間的錐面逐漸配合，使四個(gè)十字移動(dòng)塊逐步往兩側(cè)向外緩慢移動(dòng)，滿足下叉口尺寸較大的定位要求。當(dāng)下推力桿支架下叉口尺寸較小，手動(dòng)逆時(shí)針擰松螺母在往回調(diào)整軸向位置時(shí)，彈簧力逐漸被釋放出來(lái)，往后推動(dòng)楔塊的移動(dòng)，減少錐面配合，達(dá)到下叉口尺寸較小的定位要求。在十字移動(dòng)塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其兩側(cè)面均設(shè)計(jì)有彈簧槽，以放置壓緊彈簧，壓緊彈簧一段與十字移動(dòng)塊的槽頂部接觸，另一側(cè)與連接板接觸。每個(gè)十字移動(dòng)塊有兩個(gè)連接板接觸，而連接板的設(shè)計(jì)充分考慮到定位塊的連接，每個(gè)連接板都設(shè)計(jì)兩個(gè)尺寸大小一致的沉頭孔，實(shí)現(xiàn)螺釘連接。十字移動(dòng)塊在兩側(cè)(向外/向內(nèi))移動(dòng)過(guò)程中，安裝在4個(gè)十字移動(dòng)塊上的支撐釘一起移動(dòng)，滿足工件的定位要求。

零件在加工過(guò)程中，必須跨在專用夾具上才能進(jìn)行加工。定位裝置的設(shè)計(jì)必須考慮工件的尺寸要求。為了保證夾具在加工過(guò)程中有足夠的剛性，設(shè)計(jì)定位方套安裝在彈性撐開(kāi)裝置上，如圖5所示。

圖4 彈性撐開(kāi)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖5 定位方套的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

2.2 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

下推力桿支架銑床專用夾具用于下推力桿4個(gè)側(cè)面的加工，下推力桿支架質(zhì)量較小，基本控制在7KG左右，在裝夾時(shí)，下推力桿支架通過(guò)壓緊杠桿夾緊在夾具體上，而夾具體又安裝在臥式銑床的工作臺(tái)上，由于銑削加工時(shí)，加工厚度不是太大，最小厚度2毫米，最大厚度5毫米。因此夾緊機(jī)構(gòu)不需要太大的夾緊力。在加工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)較小，采用手動(dòng)夾緊即可，夾緊機(jī)構(gòu)主要由壓緊杠桿、螺母、底板、鉸鏈支撐座、杠桿支撐座和鉸鏈中心組成。夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 下推力桿支架夾緊機(jī)構(gòu)示意圖

3 使用效果及特點(diǎn)

在加工過(guò)程中，采用兩把盤銑刀同時(shí)加工下叉口四個(gè)端面，在X6132W臥式銑床上將刀套的距離調(diào)整為40 mm，如圖7所示，刀具采用直徑為160 mm、齒數(shù)為7個(gè)齒的盤銑刀。實(shí)踐證明，通過(guò)改進(jìn)加工工藝方案，根據(jù)其中某一工序設(shè)計(jì)銑床專用夾具，有效緩解了機(jī)床的壓力，即保證了加工質(zhì)量，又縮短了加工時(shí)間，在及時(shí)更換刀片的情況下，產(chǎn)品的廢品率為零，與在多軸機(jī)床上加工比較，裝卸工件方便，效益提高了4-5倍，降低了加工成本。采用彈性撐開(kāi)裝置有效的解決了零件的鑄造缺陷，降低了操作人員的技術(shù)要求，具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

圖7 下推力桿加工過(guò)程示意圖

[1]劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]黃如林.切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3]陳燕.基于不規(guī)則零件的加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2011，39(7)：44-45.

[4]李銀玉，吳敬.薄壁殼體零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2015，43(8)：44-45.

[5]吳敬，張樹(shù)偉.連桿零件加工工藝分析及鉆孔夾具設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2013，41(11)：131-132+172.

[責(zé)任編輯 羅傳清]

Machining Technology and Fixture Design for the Thrust Bar Support

MAO Dandan

(Liuzhou Vocational and Technical College，Liuzhou, Guangxi 545006，China)

The thrust bar support parts technical features were analyzed. Processing technology was reasonable arranged.Aspecial milling fixture was designed to achieve mass production, improve the processing efficiency of parts, has good processing technology and economy.

the thrust bar support； process analysis； fixture design

TH16

A

1672-9021(2017)02-0101-05

毛丹丹(1981-)，女，湖南平江人，柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系講師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。

2016年廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目(KY2016LX513)。

2017-01-01