張南媚

（安徽文達信息工程學院 機械與汽車工程學院，安徽 合肥 230000）

裝載機擺動支架是用來支撐和固定裝載機鏟斗的一個重要零部件，一般通過螺桿與鏟斗底部固定連接，擺動支架中間的圓塔與軸承座連接以傳遞轉矩。

現(xiàn)在市面上存在多種不同型號的裝載機，且需求量不斷增加，因此對擺動支架的要求也越來越高。以往裝夾擺動支架的專用夾具，每一種夾具只能裝夾一種規(guī)格的擺動支架，加工效率低，通用性差，加工工件尺寸固定化，不適合大批量生產(chǎn)，遠遠達不到市場需求?，F(xiàn)根據(jù)實際工件尺寸以及加工要求，設計一款新型的專用夾具，通過定位元件的多種組合，實現(xiàn)一種可加工多種相近規(guī)格工件的專用夾具，以滿足市場需求。

1 擺動支架分析

1.1 擺動支架的結構

某種型號裝載機擺動支架（擺動支架分為前擺動支架和后擺動支架，整體外形一樣，但尺寸規(guī)格有所不同）由支撐板、左右圓塔、肋板以及墊塊組成。支撐板和墊塊采用的材料是Q345（低合金高強鋼），左右圓塔和肋板采用的材料是Q235A（碳素結構鋼）。擺動支架各部件之間采用焊接成型，具有結構剛度大、整體性能好等優(yōu)點。此次所加工的是支撐板與兩個圓塔焊接成型的工件，結構如圖1所示。

圖1 裝載機擺動支架支撐板和圓塔工程圖

1.2 擺動支架的工藝分析

此工件是裝載機擺動支架的一部分，是支撐板和兩個圓塔通過焊接工藝焊接成型的工件。在加工過程中，要保證工件的尺寸誤差和幾何公差，必須要有合理的加工工藝路線。表1為擺動支架的加工工序。

表1 擺動支架加工工序

設計此夾具的目的是完成工序5與工序6的內(nèi)孔及端面加工，夾具以支撐板平面為定位基準面。根據(jù)加工要求，設計加工過程為：裝夾定位→車右圓塔內(nèi)孔及端面→反面裝夾定位（加定位芯軸）→車左圓塔內(nèi)孔及端面[1-3]。

2 夾具的設計

2.1 夾具的結構設計

針對已有的裝載機擺動支架專用夾具，生產(chǎn)效率不高，通用性不強等問題，現(xiàn)在設計一款新的專用夾具。如圖2所示，可以看到夾具體1固定在三爪卡盤座上（夾具體相當于三爪卡盤，與三爪卡盤座用螺桿連接），起到整體支撐作用，與各零部件采用螺栓連接；并且定位支撐塊7、9、10用來裝夾工件，位置可根據(jù)工件的實際尺寸在一定范圍內(nèi)活動，裝夾與拆卸方便；平面定位墊塊5可定位工件50 mm的厚度方向基準；壓板3的作用是為了夾緊工件，使工件受力均勻，限制其一定方向的滑動；壓板頂桿2和壓縮彈簧4是給壓板一個支撐作用；定位芯軸6的作用是為了保證夾具在二次裝夾時，工件的定位精度；可換定位塊8的作用是為了防止工件與定位支撐塊之間的磨損，造成工件的尺寸存在誤差，減小不必要的損失。專用夾具的零部件材料都選擇45號鋼，具有較高的強度和較好的切削加工性，生產(chǎn)加工時能承受多種力度的作用[4-5]。

圖2 裝載機擺動支架專用夾具的結構

2.2 夾具的定位和裝夾

定位基準的選擇是影響工件加工質(zhì)量的重要因素。選擇定位基準時要保證工件的加工精度和裝夾方便，依據(jù)基準重合原則和基準統(tǒng)一原則，且工序不同，選擇的基準不同，此夾具可以完成兩道加工工序。

第一道加工工序，以支撐板的底面作為定位基準面，4塊壓板靠壓板頂桿給予支撐，用螺桿夾緊固定，端面刀車右圓塔端面，內(nèi)孔車刀車階梯孔Φ202.8 mm、Φ214 mm以及溝槽Φ207.8 mm，如圖3（a）所示；第二道加工工序，以支撐板的頂面作為定位基準面，因第一次裝夾時加工的尺寸精度較高，當加工第二道工序，需在右圓塔內(nèi)孔加Φ260 mm的定位芯軸（與夾具體配車間隙為0.01～0.02），保證定位精度，減小誤差，端面刀車左圓塔端面，內(nèi)孔車刀車階梯孔Φ202.8 mm、Φ214 mm以及溝槽Φ192 mm，并銑左圓塔端面以達到尺寸和精度要求，如圖3（b）所示。

圖3 專用夾具裝夾示意圖

在機械加工過程中，為保證工件定位時所確定的正確加工位置，防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和振動，一般機床夾具都應有一個夾緊裝置以將工件夾緊。為了防止長期使用的磨損和定位偏差，定位支撐塊部位設計有可換定位塊，隨時更換并對定位進行校正，減少了加工誤差，延長了夾具的使用壽命，并在一定程度上保證工件的加工精度[6-7]。

2.3 夾具的設計特點

根據(jù)夾具的結構和實際加工的過程，我們可以得知此夾具存在以下優(yōu)點：

（1）第一道與第二道工序同用一個夾具體，減少了加工誤差，保證了加工精度。（2）根據(jù)定位支撐塊的可活動性，其通用性強，可使用于多種規(guī)格零件的前后擺工序加工。（3）各部件通過螺桿連接，方便裝拆，定位簡單。（4）球頭螺桿用來調(diào)節(jié)夾緊力，起到定位和保證加工尺寸穩(wěn)定的作用。

當擺動支架長度方向的尺寸從規(guī)格為710 mm變?yōu)?50 mm時，只需要將夾具上的定位支撐塊7、9移動到正確位置即可；當擺動支架圓塔的內(nèi)孔直徑變化時，只需要裝夾不同規(guī)格的定位芯軸即可（共有4種規(guī)格的定位芯軸）。根據(jù)支撐板長度方向的尺寸和圓塔內(nèi)孔直徑，組成6種不同規(guī)格的擺動支架；而此專用夾具只需要移動壓板3，定位支撐塊7、9、10，更換定位芯軸，就可以同時滿足6種不同規(guī)格的擺動支架的裝夾加工[8]。

3 生產(chǎn)應用

設計制造出的專用夾具目前已應用于實踐加工生產(chǎn)中，如圖4所示。經(jīng)檢測，加工出的擺動支架結構尺寸和幾何公差滿足精度要求，加工尺寸穩(wěn)定性得到提高，減少了不合格產(chǎn)品的數(shù)量，達到批量生產(chǎn)的目的。是兩款專用夾具的性能要求和指標的對比，見表2。

表2 兩款專用夾具性能和指標的對比

圖4 專用夾具實體圖

4 結束語

本夾具是針對裝載機擺動支架特點設計的一款新型專用夾具，它可以快速更換加工工件，可裝夾多種規(guī)格的工件，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，快速裝夾，加工效率高，定位精度準確。同時該夾具的設計思路對于同類型產(chǎn)品的夾具設計具有重要的參考和借鑒意義，具有一定的通用性，在實際生產(chǎn)中有很高的實用價值。