辛百靈 陳桂芳

(三門峽職業(yè)技術學院，河南，三門峽 472000)

0 引言

立式雙面數控鍵槽銑專用機床是用于加工后橋總成兩端軸頭軸頸上不同形狀鍵槽。因后橋總成形狀復雜，長度較長，在普通銑床上加工困難，在立式加工中心上加工效率低，成本高，故而許多廠家采用專用機床兩端同時加工的工藝方法。為解決專機單一性弊端，創(chuàng)新設計了一種可適應多品種后橋總成兩端同時加工的夾具，實現了專機的柔性化生產。該夾具由兩套V型液壓定心夾具、一套內脹分中扶平夾具組成，很好地解決了后橋總成的定位、夾緊和快速品種切換。

1 橋兩端加工工藝分析

1.1 橋殼中段的結構特點

后橋總成是由橋殼中段與軸頭、掛件、附件焊接而成，體積龐大，形狀復雜，屬薄壁細長型。定位基準是兩端已加工的軸頸、中間大法蘭平面及內孔。工藝要求在立式雙面鍵槽銑專用機床上實現兩端軸頭鍵槽同時加工。夾具設計要有合理的定位夾緊方式，滿足品種快速切換需要。為此設計一種滿足該工藝要求的銑鍵槽專用機床夾具[1]。

1.2 被加工零件情況

加工設備：立式雙面數控鍵槽銑專用機床，機床結構示意總圖如圖1所示。

1.左加工鍵槽單元;2.床身;3.夾具;4.右加工鍵槽單元

加工零件名稱：后橋總成。

零件基本狀態(tài)：大法蘭孔及面已精加工，端頭鍵槽處軸頸已精加工。

定位基準:橋殼兩端外圓、琵琶孔、琵琶面。

工件材料：Q460C、16Mn、16MnL。

加工內容：兩端軸頸鍵槽。后橋總成加工工序圖如圖2所示。

圖2 后橋總成加工工序圖

加工節(jié)拍：件/1.5分鐘。

加工方式：每端采用一把鍵槽銑刀，數控系統(tǒng)控制徑向和軸向走刀。后橋總成加工示意圖如圖3所示。

圖3 后橋總成加工示意圖

1.3 夾具裝夾工藝分析

(1)機床對夾具工藝要求：后橋總成兩端軸頭定位軸頸已精加工，定位方式采用固定朝天V型塊，這種定位方式隨不同品種定位軸頸不同而中心高也不同，因此鍵槽銑刀對不同軸頸銑槽位置不同，銑刀的徑向進給由數控系統(tǒng)控制，不同品種編制不同程序；不同品種后橋長短不同，鍵槽軸向位置自然也就不同，要求兩端V型定心夾具沿軸向可調整；中間夾具要具備上下浮動適應工件中心高變化，前后浮動避免與兩端V型確定的中心干涉，內脹中心孔實現軸向定位，扶平塊扶平大法蘭面實現角向定位。整套夾具由兩端的液壓V型定心夾具和中間液壓內脹分中扶平夾具組成。

(2)定位基準：兩端V型定心定中心高，中間內脹分中法蘭內孔定軸向、扶平法蘭面定角向。

(3)夾緊方式：兩端液壓油缸杠桿式壓板壓緊工件外圓，中間液壓自動分中脹緊法蘭內孔。

(4)加工方式：濕式加工。

(5)工件切換：調用不同品種程序，調整兩端夾具位置，適應多品種，實現快速切換[2]；

(7)考慮整體夾具剛性，防止切削振動，保證加工精度；

(8)考慮裝卸工件、操作使用的方便性；

(9)充分考慮夾具結構的工藝性，保證加工穩(wěn)定性，方便維修、方便更換定位元件等易損零件[3]。

2 工裝夾具設計

2.1 工裝夾具整體方案[4]

通過以上分析，設計夾具總體方案如圖4所示。

1.左端V型定心夾具; 2.后橋總成(工件); 3.液壓內脹分中扶平夾具; 4.夾具底座; 5.定心夾具調整裝置;6.右端V型定心夾具

該夾具是依據橋殼兩端同時加工的工藝要求而設計的[5]，是與立式雙面數控鍵槽銑專用機床配套使用的專用工裝夾具。整套夾具由兩部分組成。兩端V型定心夾具1和6用于定位夾緊后橋總成外圓軸頸，工件2品種不同定位軸頸不同致使中心高變化無需更換V型定位塊，而通過加工程序鍵槽銑刀加工位置相應變化實現正常加工；工件2品種不同長度變化致使定位軸頸位置變化通過調整裝置5拉動端夾具體沿導向鍵在夾具底座4上移動實現正確定位；中間內脹分中扶平夾具3用于分中規(guī)定范圍直徑的法蘭孔和扶平規(guī)定范圍中心高的法蘭平面，既達到軸向和角向定位又可抵抗軸向切削力。其工作原理為：用吊具將后橋總成法蘭面朝下放置在中間彈性扶平面上，在后橋重力作用下一起下落至兩端V型定心夾具上，內脹分中脹爪在液壓油缸驅動下同時脹緊法蘭內孔，兩端杠桿式壓板自動壓緊橋殼兩端外圓軸頸，實現橋殼的定位夾緊。

2.2 兩端V型定心夾具設計

兩端V型定心夾具工作原理：采用朝天V型(在V型塊工作面上安裝經淬火的支承墊)定位，杠桿式液壓壓緊結構壓緊工件定位軸頸，該夾具在后橋總成兩端定位軸頸處各設置一套，實現對后橋總成中心高定位。具體動作如下：工件3定位軸頸安放在V型塊2上，壓板4在油缸5的作用下壓緊工件3。因是V型定心結構，可適應一定范圍直徑的外圓，無需更換任何零件[6]。兩端V型定心夾具結構圖如圖5所示。

1.定心夾具體; 2.定位V型塊; 3.后橋總成(工件); 4.杠桿式壓板; 5.夾緊油缸; 6.調整裝置

2.3 內脹分中扶平夾具[7]

內脹分中扶平夾具工作原理：以內脹油缸7活塞桿為驅動力，通過內脹體9帶動左右內脹滑塊8移動，從而帶動可更換且固定的左右脹爪11沿徑向向外運動，實現對工件法蘭內孔分中定位。為使脹爪11松開時能夠復位，設置了彈簧復位機構，保證內脹滑塊8和內脹體斜面始終接觸。該斜面具備自鎖性能，即可定位又可抵抗軸向切削力；兩扶平塊12支承面與工件法蘭面在彈簧10作用下沿導向體4和導向銷5垂直上下移動且始終法蘭面接觸，既實現對法蘭面的角向定位又不影響兩端V型同軸定位，其上下浮動量由限位銷14限定。工件兩軸頭已在數控車床上精加工，具有很好的同軸度，為避免內脹法蘭內孔影響同軸定位，采用了內脹扶平夾具前后浮動，具體由浮動滾動導軌3和兩套前后復位彈簧13實現。具體動作：內脹油缸7活塞下移-內脹滑塊8和內脹卡爪11同時向外移動脹緊法蘭內孔-同時夾具上下、前后浮動-兩端V型夾具夾緊工件。內脹分中扶平夾具結構圖如圖6所示

1.夾具體; 2.前后浮動體; 3.前后浮動導軌; 4.上下浮動導向體; 5.上下浮動角向定位導向銷;6.上下浮動平板; 7.內脹油缸; 8.內脹滑塊; 9.內脹體;10.上下浮動彈簧;11.內脹卡爪; 12.扶平塊;13.前后復位彈簧;14.上下浮動量限位銷

3 結論

本專用銑床夾具，是為立式雙面數控鍵槽銑專用機床配套使用，按照主機工藝要求，該設備是在生產流水線上使用，不同品種執(zhí)行不同加工程序，不同法蘭孔直徑選用不同內脹卡爪，不同長度調整端夾具位置，操作簡單方便可靠。兩端同時加工，生產效率提高兩倍。該夾具隨同主機安裝調試，完全達到了設計工藝要求，經用戶大批量使用，反饋良好。