劉振利，陳強(qiáng)，劉振國，李政，黃向晨，曹凱，魯云龍，黃忠

東北工業(yè)集團(tuán)有限公司 吉林長春 130012

1 序言

在加工汽車柱塞式制動主缸體（以下簡稱主缸體）斜孔（見圖1中的φ3mm±φ0.01mm尺寸）時，因主缸體中斜孔的角度、安裝孔的間距等在不同規(guī)格的產(chǎn)品中的位置和角度不同，所以作為多品種大批量或小批量試制的主缸體，經(jīng)常要進(jìn)行不同產(chǎn)品的切換調(diào)整。當(dāng)某個型號的主缸體斜孔加工完成后，在更換另一個型號的主缸體時，要根據(jù)斜孔的角度和定位孔的間距來更換加工所使用的夾具。在使用傳統(tǒng)的夾具（見圖2）過程中，涉及到夾具的拆卸、安裝、找正、對零點和試切等操作[1]，整個切換調(diào)整的時間很長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍。

圖1 主缸體尺寸

圖2 傳統(tǒng)夾具裝夾

2 目的和意義

根據(jù)實際的產(chǎn)品加工情況，為了更快更方便地切換調(diào)整不同產(chǎn)品，設(shè)計了一種可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)定位的夾具，該夾具能夠?qū)崿F(xiàn)以1°為單位的水平方向和垂直方向的任意角度旋轉(zhuǎn)。只要在首次使用夾具時進(jìn)行安裝調(diào)整，在產(chǎn)品切換時就不再需要更換不同夾具進(jìn)行調(diào)整操作，只要進(jìn)行短時間的快速調(diào)整，即可適應(yīng)不同規(guī)格的產(chǎn)品。

采用該夾具能夠?qū)崿F(xiàn)以1°為單位任意角度的旋轉(zhuǎn)，來快速實現(xiàn)分度和定位，對于不同翻轉(zhuǎn)角度、不同定位角度的產(chǎn)品可實現(xiàn)快速調(diào)整切換。調(diào)整節(jié)拍大大降低，對提高生產(chǎn)效率和新產(chǎn)品試制能力有很大的幫助。

3 設(shè)計原理和使用方法

參照圖3～圖5，該夾具中分度旋轉(zhuǎn)立板、旋轉(zhuǎn)立板和旋轉(zhuǎn)底板相互聯(lián)接，并通過軸銷與分度立板和支撐立板聯(lián)接，同時可以繞著軸銷旋轉(zhuǎn)。上板通過螺栓和分度旋轉(zhuǎn)立板及旋轉(zhuǎn)立板聯(lián)接，定位法蘭盤和分度法蘭盤分別裝在上板的下面和上面，并通過壓塊由鎖緊螺釘進(jìn)行聯(lián)接，定位法蘭盤鍵槽和分度法蘭盤鍵槽之間由鍵聯(lián)結(jié)，兩者之間不能繞軸線轉(zhuǎn)動，當(dāng)鎖緊螺釘沒有擰緊時，定位法蘭盤和分度法蘭盤可以一起在上板的內(nèi)孔中旋轉(zhuǎn)。在定位法蘭盤的菱形定位銷安裝孔中裝有菱形定位銷，通過鎖緊或松開頂絲可以安裝或卸下菱形定位銷，菱形定位銷可以在不同的菱形定位銷安裝孔中安裝。可更換定位套安裝在定位法蘭盤內(nèi)孔中，能夠根據(jù)工件的主孔外圓不同進(jìn)行更換[2，3]。

圖3 夾具

圖4 工件

圖5 定位法蘭盤

參見圖3、圖6和圖7，分度立板的圓弧表面刻有分度立板分度線，圓周位置鉆有11個11°分度立板定位孔。在分度旋轉(zhuǎn)立板的圓周上以10°為間隔，均布36個分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔和分度旋轉(zhuǎn)立板分度線，當(dāng)某個分度立板定位孔和某個分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔對齊時，長分度定位銷可穿過相應(yīng)對齊的分度立板定位孔和分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔，分度旋轉(zhuǎn)立板和分度立板之間位置固定，擰緊鎖緊螺栓后，軸銷和墊片將分度旋轉(zhuǎn)立板和分度立板鎖緊，兩者之間不能轉(zhuǎn)動，完成分度定位。

圖6 分度立板

圖7 分度旋轉(zhuǎn)立板

參見圖3、圖8和圖9，上板圓周位置刻有11條11°上板分度線，在上板分度線對應(yīng)位置鉆有11個上板定位孔。分度法蘭盤上刻有36條10°均分的分度法蘭盤分度線，對應(yīng)分度法蘭盤分度線位置鉆有36個分度法蘭盤定位孔。當(dāng)上板和分度法蘭盤之間的某個上板定位孔和某個分度法蘭盤定位孔對齊時，短定位銷插入到上板定位孔和分度法蘭盤定位孔中，上板和分度法蘭盤之間不能旋轉(zhuǎn)，擰緊鎖緊螺釘，定位法蘭盤和分度法蘭盤被鎖緊在上板上，完成分度定位。

圖8 分度法蘭盤

圖9 11°上板

4 分度定位的技術(shù)原理

通過分度旋轉(zhuǎn)立板和分度立板之間的分度定位，以及上板和分度法蘭盤之間的分度定位，可以實現(xiàn)某種產(chǎn)品空間位置分度定位。下面講解本夾具是如何實現(xiàn)以1°為單位實現(xiàn)水平方向和垂直方向的分度和定位的。為了便于說明，把分度旋轉(zhuǎn)立板上的分度旋轉(zhuǎn)立板分度線做標(biāo)記，以中間分度線為0位置，兩邊刻線依次為A、B、C、D、E和A′、B′、C′、D′、E′。分度立板上的中間分度立板分度線為0位置，兩邊刻線依次為F、G、H、I、J和F′、G′、H′、I′、J′（見圖10）。

圖10 分度定位原理

當(dāng)分度旋轉(zhuǎn)立板上的某條分度線（以分度旋轉(zhuǎn)立板處于垂直位置的0分度線為例）和分度立板位置上的0度基準(zhǔn)線對齊時，分度旋轉(zhuǎn)立板的分度線A、B、C、D、E和分度立板的分度線F、G、H、I、J分別相差1°、2°、3°、4°、5°；當(dāng)分度線A順時針轉(zhuǎn)到和分度線F對齊時，分度旋轉(zhuǎn)立板順時針旋轉(zhuǎn)了1°，此時，A和F位置的定位孔同時對齊，將長分度定位銷插入到A和F的位置的定位孔，實現(xiàn)1°分度和精確定位。以此類推，當(dāng)B和G、C和H、D和I、E和J重合時分度旋轉(zhuǎn)立板順時針旋轉(zhuǎn)了2°、3°、4°、5°，實現(xiàn)1°～5°分度和精準(zhǔn) 定位。

同理，分度旋轉(zhuǎn)立板上的分度線A′、B′、C′、D′、E′和分度立板上的分度線F′、G′、H′、I′、J′分別相差1°、2°、3°、4°、5°；當(dāng)A′和F′、B′和G′、C′和H′、D′和I′、E′和J′重合時，分度旋轉(zhuǎn)立板逆時針旋轉(zhuǎn)了1°、2°、3°、4°、5°，實現(xiàn)－1°～－5°分度和精準(zhǔn)定位。

這樣，就可以實現(xiàn)－5°～5°分度定位，具體的旋轉(zhuǎn)方向要看需要的旋轉(zhuǎn)角度的個位數(shù)是＞5°還是＜5°。

1）當(dāng)角度個位數(shù)＜5°時，例如，當(dāng)需要順時針旋轉(zhuǎn)43°時，首先旋轉(zhuǎn)分度旋轉(zhuǎn)立板順針時轉(zhuǎn)動40°（每格10°），然后再以分度立板上對齊分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線為基準(zhǔn)，順時針轉(zhuǎn)過3°，最后將長分度定位銷插入到H位置即可。

2）當(dāng)角度個位數(shù)＞5°時，例如，當(dāng)需要順時針旋轉(zhuǎn)58°時，首先旋轉(zhuǎn)分度旋轉(zhuǎn)立板順時針轉(zhuǎn)動60°，然后再以分度立板上對齊分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線為基準(zhǔn)，逆時針轉(zhuǎn)過2°，最后將長分度定位銷插入到G′位置即可。

3）當(dāng)角度個位數(shù)＝5°時，例如，當(dāng)需要順時針旋轉(zhuǎn)35°時，首先旋轉(zhuǎn)分度旋轉(zhuǎn)立板順時針轉(zhuǎn)動30°，然后再以分度立板上對齊分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線為基準(zhǔn)，順時針轉(zhuǎn)過5°，最后將長分度定位銷插入到J位置即可（或順時針旋轉(zhuǎn)40°再逆時針旋轉(zhuǎn)5°，將長分度定位銷插入到J′位置即可）。

同理，逆時針旋轉(zhuǎn)43°或58°時，旋轉(zhuǎn)的方向?qū)?yīng)的相反，即反則亦反。

根據(jù)該分度定位原理，上板和分度法蘭盤之間同樣可以實現(xiàn)以1°為單位的分度定位。

5 具體操作方法

以某一型號的工件（柱塞式主缸體）為例講述該機(jī)構(gòu)夾具的使用方法，該工件有1個斜孔需要加工（見圖11），假設(shè)斜孔角度（斜孔和軸線的位置）為38°，定位角度（斜孔和工件定位孔的位置）為52°，由于該斜孔需要在立式加工中心上進(jìn)行鉆孔，所以要保證斜孔處于垂直位置。

圖11 斜孔加工

假設(shè)調(diào)整夾具時的各分度線初始狀態(tài)為任意位置。首先把長分度定位銷和短定位銷拔出來，松開鎖緊螺釘、鎖緊螺栓，根據(jù)工件主孔外圓尺寸選擇對應(yīng)的可更換定位套，將可更換定位套安裝在定位法蘭盤中，然后把工件裝入到可更換定位套里，把菱形定位銷安裝到定位法蘭盤的菱形定位銷安裝孔上（菱形定位銷安裝孔的位置和工件定位孔的距離相對應(yīng)），通過頂絲鎖緊菱形定位銷、工件定位孔裝入到菱形定位銷上，轉(zhuǎn)動工件，帶動定位法蘭盤和分度法蘭盤一起旋轉(zhuǎn)，把工件定位孔位置與上板分度線的0°分度線的位置對齊后，順時針旋轉(zhuǎn)40°，再以順時針旋轉(zhuǎn)40°后的分度法蘭盤分度線和上板0°位置對齊為基準(zhǔn)，逆時針旋轉(zhuǎn)2°，之后將短定位銷插入到分度法蘭盤和定位法蘭盤對應(yīng)的定位孔中，擰緊鎖緊螺釘，完成38°的分度和定位，之后通過氣缸帶動頂尖，夾緊工件。

接下來把旋轉(zhuǎn)分度立板旋轉(zhuǎn)到垂直位置，即分度立板和分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線對齊。逆時針轉(zhuǎn)動分度立板至50°，再以分度旋轉(zhuǎn)立板分度線對齊分度立板上0°分度線位置為基準(zhǔn)，逆時針轉(zhuǎn)過2°，之后把長分度定位銷插入到對應(yīng)的分度立板和分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔中。擰緊鎖緊螺栓，完成工件的52°分度定位，工件斜孔處于垂直位置，可以對斜孔進(jìn)行加工。夾具實物如圖12所示。

圖12 夾具實物

6 結(jié)束語

該夾具采用兩組不同角度的分度線的組合，不僅實現(xiàn)了繞水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)定位，而且實現(xiàn)了某種產(chǎn)品不同位置的分度定位，以及1°為單位的任意角度旋轉(zhuǎn)定位，滿足了裝夾定位或生產(chǎn)加工的需要。該機(jī)構(gòu)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)分度定位方式所需要的大量夾具，結(jié)構(gòu)緊湊實用，定位準(zhǔn)確可靠，調(diào)整方便快捷，調(diào)整效率提高80%以上，減少了夾具制造的成本，便于工裝夾具的使用管理。該夾具的設(shè)計原理對其他產(chǎn)品類似加工位置的裝夾機(jī)構(gòu)也有很好的借鑒作用。

20221115