徐魯冰 周旭 陳玉麟 吳祖國(guó)

1.湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 2.東風(fēng)德納車橋公司制造工程部十堰工藝科

汽車主減速器殼（也稱為主減速器殼梁）是汽車底盤的重要構(gòu)件之一， 汽車主減速器殼屬于汽車重要的零部件，需要承受較大且復(fù)雜的載荷和應(yīng)力[1-2]，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔和面位置度要求較高。由于汽車生產(chǎn)的多品種、高節(jié)拍、大批量的特性，汽車裝備制造業(yè)也朝著柔性、高效、高精、智能方向發(fā)展[3]。

為了適應(yīng)主減速器殼大批量生產(chǎn)要求， 保證主減速器殼車外圓精度要求，提高主減速器殼生產(chǎn)效率，本文研制了主減速器殼車外圓夾具。

1 主減速器殼車外圓工序要求

主減速器殼采用鑄造成型方法，壁厚不均勻，形狀復(fù)雜，殼體采用的是QT450-10A 材料，具有較高的剛度、抗拉和抗壓強(qiáng)度和良好的抗振性[4-5]。

主減速器殼車外圓加工示意圖如圖1 所示，外圓主要采用車削加工，位置很難保證。由于主減速器殼的體積較大，且較重，采用立式車床進(jìn)行加工。

圖1 主減速器殼車外圓示意圖

本設(shè)計(jì)采用一面兩銷的定位方式，定位平面選擇主減速器殼最大的已加工端面，定位孔為大端面上兩個(gè)距離較遠(yuǎn)且精度較高的孔，兩定位銷為一個(gè)圓柱銷、一個(gè)菱形銷。

主減速器殼屬于箱體類零件，體積較大，且較重，裝夾困難。為便于工件準(zhǔn)確定位，夾緊力作用方向使工件變形最小，夾緊方向與主減速器殼定位表面方向垂直。夾緊點(diǎn)落于支撐元件相應(yīng)范圍內(nèi)，在支撐元件相應(yīng)范圍內(nèi)剛性較好。

為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)率，便于裝夾工件，因此可采用液壓進(jìn)行工件定位和夾緊，可實(shí)現(xiàn)裝夾過程方便快捷。

2 夾具的工作原理

液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活、安全可靠、液壓驅(qū)動(dòng)體積小、驅(qū)動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)[6]。采用液壓夾緊的夾具裝配圖如圖2 所示。

夾具的工作原理為：檢查夾具在工作臺(tái)中的位置；豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向下縮回，頂板和3 個(gè)豎直的夾緊塊向下縮回；3 個(gè)水平推桿不再受油缸活塞桿推力作用，3 個(gè)豎直安裝的轉(zhuǎn)臂在彈簧推力作用下逆時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)，3 個(gè)水平安裝的定位板在彈簧推力作用下向外縮回，便于主減速器殼的安裝；將主減速器殼的定位平面朝上，用旋臂吊將主減速器殼放到夾具內(nèi)，下端面與3 個(gè)豎直的夾緊塊接觸，3個(gè)豎直的夾緊塊支撐主減速器殼，同時(shí)將兩定位銷分別放入主減速器殼的兩定位孔中；豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向上伸出，活塞桿推動(dòng)3 個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，3 個(gè)水平推桿在受活塞桿推力作用下向外移動(dòng)，從而使豎直安裝的轉(zhuǎn)臂克服彈簧力順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)3 個(gè)水平安裝的定位板向里面移動(dòng)，3 個(gè)水平安裝的定位板到位后，活塞桿推動(dòng)頂板和3 個(gè)豎直的夾緊塊向上移動(dòng)，使主減速器殼的定位平面與3 個(gè)水平定位板貼緊，完成主減速器殼的平面定位；3 個(gè)夾緊塊處于夾緊狀態(tài)，完成主減速器殼的定位和夾緊；操作立式車床，完成主減速器殼的外圓加工等工藝，加工完成后，豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向下縮回，頂板和3 個(gè)豎直的夾緊塊向下縮回，3 個(gè)水平推桿不再受油缸活塞桿推力作用，3 個(gè)豎直安裝的轉(zhuǎn)臂在彈簧推力作用下逆時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)，3 個(gè)水平安裝的定位板在彈簧推力作用下向外縮回，便于主減速器殼的裝卸；用旋臂吊將主減速器殼吊離夾具。至此完成了第一件主減速器殼的安裝、定位、夾緊、加工、松開和吊離；后面的主減速器殼都可按前述的安裝、定位、夾緊、加工、松開和吊離進(jìn)行車外圓工作。

圖2 夾具裝配圖

3 夾具主要結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

夾具采用一面兩定位銷定位，工作時(shí)要保證兩定位銷的尺寸精度和位置精度。兩定位銷的高度是工件夾緊后的定位高度與夾緊時(shí)工件的移動(dòng)距離之和，夾緊時(shí)工件的移動(dòng)距離不要太長(zhǎng)，只要3 個(gè)水平定位板水平向內(nèi)移動(dòng)時(shí)不與工件產(chǎn)生干涉就行。

平面定位及豎直夾緊原理如圖3 所示。采用一個(gè)豎直油缸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)定位和夾緊；3 個(gè)水平定位板分別由3 個(gè)水平安裝的推桿控制伸縮，要保證由3 個(gè)水平定位板底平面組成的平面對(duì)工作臺(tái)的平行度，從而保證定位精度；轉(zhuǎn)臂與定位板、推桿與轉(zhuǎn)臂之間采用圓柱面與平面接觸，相當(dāng)于兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，可減少構(gòu)件個(gè)數(shù)，從而精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)；定位板采用壓縮彈簧回位，也能使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單；活塞桿與水平推桿之間采用滾子連接，用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，由于滾動(dòng)摩擦系數(shù)比滑動(dòng)摩擦系數(shù)小得多，從而可減少能量損失，增加機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率；活塞桿與頂板之間采用圓柱面與平面接觸，可以使3 個(gè)豎直的夾緊塊同時(shí)受到頂板向上的推力，能同時(shí)3 個(gè)點(diǎn)均勻地夾緊主減速器殼，保證各夾緊點(diǎn)的夾緊力均衡。在豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向下縮回狀態(tài)下，3 個(gè)豎直的夾緊塊與頂板之間留有較大間隙，保證豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向上伸出，3 個(gè)推桿到達(dá)最外位置，即3 個(gè)定位板到達(dá)最里位置后，頂板才開始頂壓3 個(gè)豎直的夾緊塊，這樣3 個(gè)水平定位板水平向內(nèi)移動(dòng)時(shí)不會(huì)與工件產(chǎn)生干涉。

圖3 平面定位及豎直夾緊原理

夾具在立式車床上安裝好后如圖4所示。主減速器殼在夾具中進(jìn)行定位和夾緊如圖5 所示。

圖4 夾具安裝圖

圖5 主減速器殼定位和夾緊圖

夾具采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠。目前，該夾具已用于生產(chǎn)，不僅能滿足主減速器殼的大批量生產(chǎn)要求，而且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，滿足了操作的高速、高效和可靠的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)大批量生產(chǎn)要求和主減速器殼加工特點(diǎn)，研制了主減速器殼車外圓夾具，已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，完全滿足了主減速器殼加工要求，并且具有可靠的加工性能和穩(wěn)定的加工精度。在確保主減速器殼的加工質(zhì)量同時(shí)，提高了加工效率，縮短了輔助時(shí)間，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。