田由甲 伍英 王柯錦 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

汽車支座是汽車構(gòu)件之一，孔和面的位置度要求較高。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[1]。為了適應(yīng)支座批量生產(chǎn)要求，保證支座銑平面精度要求，提高支座生產(chǎn)效率，本文研制了支座銑平面夾具。

1 支座銑平面工序要求

支座零件的主要作用是支承，支座采用鑄造成型方法,零件圖如圖1所示，三維圖如圖2所示，零件模型如圖3所示。

圖1 支座零件圖

圖2 支座三維圖

圖3 支座模型

支座的主要幾何元素為安裝孔、安裝底面，因?yàn)檫@是與其他零件直接接觸和連接的表面，所以對(duì)加工及加工精度要求較高。支座的安裝孔的內(nèi)表面必須要有足夠的粗糙度才能保證零件的加工要求，同時(shí)必須相對(duì)于安裝底面要有較高的垂直度，因?yàn)橹С锌椎妮S線與底面的定位有很大的關(guān)系。同時(shí)安裝底面要有足夠的粗糙度才能保證與安裝孔軸線的垂直度。支座為鑄造結(jié)構(gòu)，主要起到固定連接的作用。

將零件的加工分散成多道工序進(jìn)行，各道工序加工內(nèi)容較少，但是工藝路線就會(huì)顯得較長(zhǎng)。其優(yōu)勢(shì)是加工前期需要準(zhǔn)備的工作量很小，產(chǎn)品的更換是很容易的。但是可能會(huì)造成設(shè)備以及工人數(shù)量的增加，生產(chǎn)管理會(huì)較為復(fù)雜。

選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置的精度，以及定位安裝的準(zhǔn)確方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循以下原則：①基準(zhǔn)重合原則；②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；③互為基準(zhǔn)原則；④自為基準(zhǔn)原則；⑤便于安裝原則。精基準(zhǔn)選擇時(shí)，一定要保證工件的夾緊穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

夾具設(shè)計(jì)保證了零件的加工質(zhì)量，改善了勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)率，降低了成本。（1）夾具功能組合化、可調(diào)化：擴(kuò)大使用范圍，使其實(shí)現(xiàn)經(jīng)過快速調(diào)整后即可加工同一類型的工件，以避免專用夾具在產(chǎn)品和工藝一有修改就不能繼續(xù)使用的矛盾，且解決了不能重復(fù)使用夾具的報(bào)廢問題。按照發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和改善資源環(huán)境的思路，使專用夾具實(shí)行組合化的原則，用少數(shù)原件能組合成新的夾具以滿足多種加工需要；（2）傳動(dòng)高效化、自動(dòng)化：減少夾緊輔助時(shí)間和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；（3）夾具結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、板塊化：使一部分零部件能在各類專用夾具上通用，促使夾具的設(shè)計(jì)、制造、裝配工作簡(jiǎn)化，從而縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低單位產(chǎn)出能耗。

支座銑平面加工示意圖如圖4所示，平面采用銑削加工。為了便于工件裝卸，采用立式銑床進(jìn)行加工。由于銑削加工銑刀刀齒的切入和切出形成沖擊，銑削加工過程中容易產(chǎn)生振動(dòng)，在設(shè)計(jì)銑床夾具時(shí)，應(yīng)保證夾具有較好的剛度。所以設(shè)計(jì)銑床夾具時(shí)，采用一面一線一點(diǎn)的定位方式，定位平面選擇選支座最大的端面，限制一個(gè)移動(dòng)、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，側(cè)面定位限制一個(gè)移動(dòng)、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，前定位點(diǎn)限制一個(gè)移動(dòng)自由度；實(shí)現(xiàn)零件的完全定位。

圖4 支座銑平面示意圖

支座屬于箱體類零件，裝夾較困難。為便于工件準(zhǔn)確定位，夾緊力作用方向應(yīng)使工件變形最小，夾緊方向與支座定位表面方向垂直。夾緊點(diǎn)落在支撐元件相應(yīng)范圍內(nèi)，在支撐元件相應(yīng)范圍內(nèi)夾緊保證剛性較好。為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，保證安全生產(chǎn)，在大批量生產(chǎn)中往往采用機(jī)動(dòng)夾緊，常用動(dòng)力裝置有氣壓、液壓、氣液聯(lián)合、電動(dòng)、電磁、真空等為了適應(yīng)批量生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)率，便于裝夾工件，采用氣動(dòng)進(jìn)行工件夾緊，可實(shí)現(xiàn)裝夾過程方便快捷，且夾緊牢固可靠。采用的氣缸如圖5所示。

圖5 氣缸模型

2 夾具的工作原理

氣動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活、安全可靠的優(yōu)勢(shì)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)體積小，是機(jī)械加工常用的夾緊機(jī)構(gòu)[4]。采用氣動(dòng)夾緊的夾具裝配圖如圖4所示。

夾具的工作原理為：在銑床夾具體的底面上設(shè)置定位鍵，用定位鍵保證夾具在機(jī)床工作臺(tái)中的相對(duì)位置，同時(shí)保證銑床夾具加工時(shí)的定向精度。在銑削加工過程中定位鍵可承受銑削產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，從而減輕夾具螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在夾緊過程的穩(wěn)固性。在銑床夾具體上開有螺栓槽，并用T形螺栓把夾具固定在工作臺(tái)上，確定夾具在工作臺(tái)中的位置；前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向后縮回，滑柱向后縮回，滾輪不受力，滑塊和壓板不受力；將支座的定位平面朝下，將支座放到夾具內(nèi)，下端面用4個(gè)豎直的定位塊支撐，側(cè)面與側(cè)面的定位塊定位，同時(shí)前定位限制支座的一個(gè)移動(dòng)自由度；前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向前伸，滑柱向前伸，滑柱的斜面壓緊滾輪，滾輪受力，推動(dòng)滑塊和壓板向左移動(dòng)，壓板可繞著滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證壓板的兩個(gè)壓緊點(diǎn)受力均勻，且同時(shí)夾緊；2個(gè)夾緊點(diǎn)處于夾緊狀態(tài)，完成支座的定位和夾緊；操作立式銑床，完成支座的平面加工工藝，加工完成后，前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向后縮回，滑柱向后縮回，滾輪不受力，滑塊和壓板不受力，便于支座的裝卸；最后將支座卸離夾具，至此完成了第一件支座的安裝、定位、夾緊、加工、松開和卸離。后面的支座都可按前述的安裝、定位、夾緊、加工、松開和卸離進(jìn)行銑平面工作。

3 夾具主要結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

夾具采用一面一線一點(diǎn)的定位方式定位，夾緊原理如圖4所示。采用一個(gè)前后安裝的夾緊氣缸進(jìn)行夾緊?；突瑝K只能直線移動(dòng)，滑柱的斜面壓緊滾輪，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，提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。壓板可繞著滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證壓板的兩個(gè)壓緊點(diǎn)同時(shí)夾緊、受力均勻，從而精簡(jiǎn)了壓緊機(jī)構(gòu)。

夾具采用氣動(dòng)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)，不僅能滿足支座的批量生產(chǎn)要求，而且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。其降低了操作人員勞動(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

根據(jù)批量生產(chǎn)要求和支座加工特點(diǎn)，本文研制了支座銑平面夾具，且已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，完全滿足支座加工要求，并且具有可靠的加工性能和穩(wěn)定的加工精度，其在確保支座加工質(zhì)量的同時(shí)，也提高了加工效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。