辛百靈 陳桂芳

(三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南，三門(mén)峽 472000)

0 引言

組合專(zhuān)用機(jī)床因其加工的高效性、高穩(wěn)定性在汽車(chē)零部件的加工上有較大的優(yōu)勢(shì)，特別是專(zhuān)機(jī)通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)床夾具，適應(yīng)多品種安裝定位夾緊，采用數(shù)控系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)機(jī)加工的柔性化，使得數(shù)控組合專(zhuān)用機(jī)床在機(jī)床市場(chǎng)上仍占有一席之地。轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要零件，其內(nèi)檔面與兩主銷(xiāo)孔有較高的位置精度要求，加工方法因在加工中心上難以加工而多采用專(zhuān)用銑床，但同種車(chē)型有大小不同的系列，轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)尺寸也有變化，一臺(tái)專(zhuān)用銑床應(yīng)滿足多個(gè)品種的加工，最大限度擴(kuò)大機(jī)床的加工柔性。本文針對(duì)輕卡汽車(chē)系列轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)了一臺(tái)數(shù)控組合專(zhuān)用機(jī)床，通過(guò)調(diào)整三面刃銑刀在銑刀桿上的位置和間距，調(diào)整夾具上定位元件等滿足多品種轉(zhuǎn)向節(jié)精銑內(nèi)檔的工藝要求。本機(jī)床設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵在于夾具的設(shè)計(jì)能否滿足定位準(zhǔn)確、安裝方便、夾緊可靠、切換品種快捷的工藝要求。下面就介紹一下該夾具的設(shè)計(jì)情況。

1 轉(zhuǎn)向節(jié)精銑內(nèi)檔工藝分析

1.1 轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

整體式輕卡轉(zhuǎn)向節(jié)，形如羊角，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位夾緊困難。因此在機(jī)床上加工的時(shí)候，都必須配以專(zhuān)用工裝夾具。

依照用戶加工轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)檔工藝要求，需在一臺(tái)數(shù)控專(zhuān)用組合機(jī)床上精銑，其目的是以主銷(xiāo)孔定位，確保內(nèi)檔面垂直度的工藝要求，另外必須保證工件安裝方便，定位夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，切換品種快捷。為此設(shè)計(jì)一種滿足該工藝要求的銑削工裝夾具。

1.2 被加工零件情況[1]

裝夾零件名稱：輕卡左轉(zhuǎn)向節(jié)、右轉(zhuǎn)向節(jié)。

零件基本狀態(tài)：毛坯為鍛件，材料為40Cr，調(diào)質(zhì)硬度HB235-277，余量≤1 mm。

加工內(nèi)容：精銑內(nèi)檔，粗糙度為Ra3.2，內(nèi)檔面對(duì)主銷(xiāo)孔軸線的垂直度0.05 mm。如圖1所示。

加工節(jié)拍：65秒/件。

加工工藝：采用兩把三面刃盤(pán)銑刀，同時(shí)精銑內(nèi)檔面。如圖2所示。

加工設(shè)備：數(shù)控專(zhuān)用組合機(jī)床。

圖1 轉(zhuǎn)向節(jié)精銑內(nèi)檔工序簡(jiǎn)圖Fig.1 Process diagram of steering knuckle finishing milling inner gear

1.3 精銑內(nèi)檔夾具裝夾工藝分析[2-3]

(1) 對(duì)于轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)檔的加工，工藝方法一：粗銑轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)檔、外檔、精銑內(nèi)檔—鉆鉸(鏜)主銷(xiāo)孔；工藝方法二：粗銑轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)檔、外檔—鉆鉸(鏜)主銷(xiāo)孔—精銑內(nèi)檔。工藝方法一需要兩臺(tái)設(shè)備加工，粗精銑內(nèi)外檔用兩個(gè)工位一臺(tái)設(shè)備完成；工藝方法二需要三臺(tái)設(shè)備加工，精銑內(nèi)檔安排在主銷(xiāo)孔加工后進(jìn)行。從保證工件加工精度出發(fā)，工藝方法一精銑內(nèi)檔不能以主銷(xiāo)孔定位，需兩次安裝加工不能保證內(nèi)檔面的加工精度要求，工藝方法二以主銷(xiāo)孔作為主要定位基準(zhǔn)，滿足工藝要求，有效的保證內(nèi)檔面的加工精度；

(2) 定位基準(zhǔn)：主銷(xiāo)孔采用一固定銷(xiāo)和一伸縮銷(xiāo)定中心高位，桿部外圓用V型塊定旋轉(zhuǎn)和主銷(xiāo)孔軸向位；

圖2 加工示意圖Fig.2 Processing diagram

(3) 夾緊方式：液壓杠桿壓板式夾緊。轉(zhuǎn)向節(jié)兩耳部下方設(shè)彈簧伸出型液壓輔助支承，當(dāng)工件定位夾緊后，液壓鎖緊支承，用于抵抗銑刀的銑削力，保證切削平穩(wěn)；

(4) 加工方式：濕式銑削，精加工；

(5) 工件切換：通過(guò)更換定位銷(xiāo)、V型塊，調(diào)整銑刀盤(pán)位置，適應(yīng)多品種，實(shí)現(xiàn)快速切換；

(6) 具有一定的自動(dòng)化程度，盡可能減少工人手工操作，縮短輔助時(shí)間，滿足節(jié)拍要求；

(7) 充分考慮整體夾具剛性，防止切削振動(dòng)，保證加工精度；

(8) 充分考慮裝卸夾具、裝卸工件與操作使用的方便性；

(9) 充分考慮夾具結(jié)構(gòu)的工藝性，既要保證加工精度穩(wěn)定，又要方便維修、更換定位元件等易損零件。

2 精銑工裝夾具設(shè)計(jì)[4-6]

2.1 工裝夾具方案及結(jié)構(gòu)

通過(guò)以上分析，設(shè)計(jì)夾具方案如圖3所示。

該夾具是依據(jù)精銑轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)檔工藝要求而設(shè)計(jì)的，與數(shù)控專(zhuān)用組合機(jī)床的配套使用的專(zhuān)用工裝夾。夾具主要由定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)組成，定位采用V型及主銷(xiāo)孔定位。固定定位銷(xiāo)9安裝在導(dǎo)向套10內(nèi)，由拉丁軸向固定，其目的是方便更換。伸縮定位銷(xiāo)由油缸3驅(qū)動(dòng)活塞桿4帶動(dòng)定位銷(xiāo)6移動(dòng)，定位銷(xiāo)6的導(dǎo)向部分為同一尺寸，定位部分按不同品種工件設(shè)計(jì)，定位銷(xiāo)6與活塞桿5活動(dòng)連接，方便更換。V型塊12依據(jù)不同品種工件的定位角度設(shè)計(jì)不同V型塊12，V型塊12與夾具體1采用一面兩銷(xiāo)定位。當(dāng)轉(zhuǎn)向節(jié)定位角度相同，定位軸徑不同時(shí)可更換定位墊13。夾緊采用油缸15活塞桿杠桿式壓板14壓緊工件。轉(zhuǎn)向節(jié)兩耳部下方設(shè)彈簧伸出型液壓輔助支承7，安裝工件時(shí)在工件重力作用下壓下支承釘，定位夾緊后，液壓鎖緊支承釘。機(jī)床數(shù)控滑臺(tái)帶動(dòng)夾具快移至待加工位置變工進(jìn)，銑刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始切削工件，加工至終點(diǎn)滑臺(tái)快速退回。

2.2 工裝夾具使用工作原理

人工將工件主銷(xiāo)孔穿入固定銷(xiāo)，液壓缸將伸縮銷(xiāo)插入另一主銷(xiāo)孔，旋轉(zhuǎn)工件至V型塊定位面—壓板壓緊工件桿部—輔助支承液壓鎖緊—循環(huán)啟動(dòng)—滑臺(tái)快移到加工位置—銑刀盤(pán)銑削內(nèi)檔面—滑臺(tái)快退至原位—循環(huán)結(jié)束—壓板松開(kāi)，伸縮銷(xiāo)退回—卸下工件。

2.3 工裝夾具裝配調(diào)試技術(shù)要求

(1) 夾具零件去毛刺、清洗干凈，方可進(jìn)入裝配；

(2) 各配合部位嚴(yán)格按裝配圖裝配，移動(dòng)件、旋轉(zhuǎn)件等運(yùn)動(dòng)靈活；

(3) 夾具正確裝配到滑臺(tái)上，合理調(diào)整夾具壓力值，保證切削時(shí)夾具夾緊可靠，機(jī)床無(wú)振動(dòng)；

1.夾具體；2.支座；3.油缸；4.活塞桿；5.導(dǎo)向套；6.圓柱銷(xiāo)；7.彈簧伸出型液壓輔助支承；8.轉(zhuǎn)向節(jié)；9.菱形銷(xiāo)； 10.導(dǎo)向套；11.支座； 12.V型塊；13.定位墊；14.壓板；15.夾緊油缸圖3 精銑夾具結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure of finish milling fixture

(4) 調(diào)整好滑臺(tái)快移速度，合理調(diào)配進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)；

(5) 運(yùn)動(dòng)零件做好潤(rùn)滑和密封，防止鐵屑、冷卻水及雜物進(jìn)入；

(6) 切換定位元件，分別安裝不同轉(zhuǎn)向節(jié)，檢查工件與夾具有無(wú)干涉，及時(shí)處理。

3 使用精銑夾具后的加工精度檢測(cè)[7]

在機(jī)床上安裝好專(zhuān)用精銑夾具，調(diào)整好夾具與銑刀桿的位置精度，選擇好合適的切削參數(shù)，調(diào)整好液壓夾緊力，對(duì)機(jī)床進(jìn)行工件加工調(diào)試，工件調(diào)試合格后，按照與用戶簽訂的轉(zhuǎn)向節(jié)精銑內(nèi)檔專(zhuān)機(jī)《技術(shù)協(xié)議》內(nèi)關(guān)于加工零件工作精度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)要加工的工件連續(xù)加工了100件，逐件進(jìn)行了三坐標(biāo)精度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均符合工序圖技術(shù)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本專(zhuān)用精銑夾具，滿足了定位準(zhǔn)確、安裝方便、夾緊可靠、切換品種快捷的工藝要求，有效的保證了加工精度，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)用機(jī)床的加工柔性，是夾具設(shè)計(jì)的一次創(chuàng)新體驗(yàn)。該夾具著重考慮不同品種快速切換的工藝方法，設(shè)計(jì)出了新穎的夾具結(jié)構(gòu)，具有夾具設(shè)計(jì)的借鑒和推廣意義。