汽車(chē)左轉(zhuǎn)向節(jié)交叉孔鉆夾具設(shè)計(jì)

張平棟 袁幫誼

摘要： 汽車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的一個(gè)重要零件，駕駛員通過(guò)它適時(shí)控制汽車(chē)行進(jìn)中的路線(xiàn)，保證汽車(chē)準(zhǔn)確無(wú)誤安全的運(yùn)行。轉(zhuǎn)向節(jié)材料是40Cr模鍛件毛坯，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行機(jī)械加工，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，生產(chǎn)量大，作者根據(jù)某企業(yè)的具體情況設(shè)計(jì)該夾具。

關(guān)鍵詞： 汽車(chē)左轉(zhuǎn)向節(jié)交叉孔鉆夾具設(shè)計(jì)

1.引言

汽車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)屬于空間異形件，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，產(chǎn)量大，加工中無(wú)法直接在機(jī)床中進(jìn)行定位，故需要開(kāi)發(fā)專(zhuān)用夾具實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在加工中的準(zhǔn)確定位與夾緊。由于零件質(zhì)量較大，因此還需要所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具易于操作，減輕勞動(dòng)量，縮短加工工時(shí)，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。

2.左轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝分析

通過(guò)分析零件圖紙，發(fā)現(xiàn)該零件的主要加工面有圓柱面、外圓錐面、外螺紋、鍵槽、交叉孔、內(nèi)孔、止口孔、圓錐孔、注油螺紋孔、內(nèi)外兩側(cè)平面、錐孔兩端面。根據(jù)基準(zhǔn)先行和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，確定該產(chǎn)品主要加工工藝路線(xiàn)如下：

模鍛→鉆中心孔→鉆另一中心孔→數(shù)控車(chē)各段外圓→銑錐孔兩端面→銑兩外側(cè)面→銑兩內(nèi)側(cè)面→鉆?覫34底孔→鉆另一?覫34底孔→鉆2—M10注油底孔→锪2—M10端面→攻2—M10螺紋→粗鏜?覫34至?覫33.5、鏜?覫38止口孔至?覫37.5→鉆?覫36錐孔底孔→鉆2—?覫14.3通孔→翻轉(zhuǎn)180°，鉆另外2—?覫14.3通孔→鉆M12底孔（盲孔）→鉆M12底孔（通孔）→反過(guò)來(lái)锪4—?覫14.3通孔端面→锪M12通孔端面→攻M12盲孔螺紋→反過(guò)來(lái)攻M12通孔螺紋→銑45°斜面→車(chē)M27x1.5螺紋→銑7x14鍵槽→鉆2—?覫5.5交叉孔（交角67.5°）→套M27x1.5螺紋→修毛刺→鏜?覫36錐孔（1:10）→精鏜兩?覫34孔、?覫38止口孔→磨?覫50外圓→磨?覫35g6外圓→滾壓?覫14過(guò)渡圓弧→終檢入庫(kù)。

3.鉆2—?覫5.5孔夾具設(shè)計(jì)

3.1夾具定位和夾緊方案設(shè)計(jì)

左轉(zhuǎn)向節(jié)臂鉆2—?覫5.5孔的工序要求分析：兩孔呈67.5°交叉分布，屬于交叉孔系，且有一孔中心線(xiàn)與鍵槽底面垂直，孔徑?覫5.5mm由麻花鉆直徑尺寸保證，距離左端面位置尺寸138.1mm、兩孔中心線(xiàn)67.5°交叉和一孔中心線(xiàn)與鍵槽底面垂直要求需要由夾具保證。該工序的夾具結(jié)構(gòu)方案有兩種。

（1）利用已經(jīng)粗精加工的?覫50mm外圓、?覫14.3mm孔和138.1mm定位基準(zhǔn)平面作為主要定位基準(zhǔn)（一面兩孔定位法），其應(yīng)用在?覫50外圓限制2個(gè)自由度，用138.1定位基準(zhǔn)平面限制3個(gè)自由度，用?覫14.3mm孔限制1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，鉆?覫5.5mm孔，然后將?覫14.3mm菱形銷(xiāo)拔出，把工件旋轉(zhuǎn)67.5°，在將菱形銷(xiāo)插入?覫14.3mm定位孔內(nèi)， 鉆另一方向?覫5.5mm孔。

（2）采用整體結(jié)構(gòu)，由于對(duì)孔距的精度要求不高，故利用錐面作為主要定位基準(zhǔn)面，由夾具體內(nèi)孔錐面限制5個(gè)自由度，利用菱形銷(xiāo)在鍵槽側(cè)面定位限制1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，而利用夾具體上的交叉面作為分度裝置，確定兩鉆套的交叉位置，并利用摩擦力和切削力進(jìn)行夾緊。

對(duì)于兩種夾具結(jié)構(gòu)方案，，采用不同的定位方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)夾具完成相互交叉兩孔的加工，較好地保證兩孔中心線(xiàn)的交叉和其中一孔中心線(xiàn)垂直于鍵槽底面的要求。方案一：由于夾具中定位基準(zhǔn)遠(yuǎn)離被加工要素，產(chǎn)生懸臂，并要采用獨(dú)立的夾緊機(jī)構(gòu)，如壓板螺旋機(jī)構(gòu)等，且在鉆第二孔時(shí)需對(duì)工件從新定位，存在二次定位誤差，導(dǎo)致夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)費(fèi)力，不利于操作，加工效率降低。方案二:利用夾具體整體的兩個(gè)平面分度，并利用摩擦力實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，有效地簡(jiǎn)化夾具整體結(jié)構(gòu)，夾具連同工件總重量較小，易于制造和操作。綜合分析后采用第二種方案作為該零件的鉆2—?覫5.5孔的夾具結(jié)構(gòu)方案。

3.2夾具結(jié)構(gòu)

1.鉆套2.菱形銷(xiāo)3.夾具體

如圖2所示，夾具主要由鉆套1、菱形銷(xiāo)2和夾具體3，共3個(gè)零件組成。夾具體上兩個(gè)基準(zhǔn)面A和B作為工作中整個(gè)夾具在工作臺(tái)上的定位面，保證兩孔中心線(xiàn)的交叉角，由線(xiàn)切割加工。使用時(shí)，只需將工件上經(jīng)過(guò)粗精車(chē)的錐面套入夾具中的定位錐面，由菱形銷(xiāo)進(jìn)行導(dǎo)向，并可用紫銅棒輕輕敲擊夾具體左端，保證工件錐面與夾具中定位錐面夾緊，操作者將夾具體的基準(zhǔn)面A平放至鉆床工作臺(tái)面，引導(dǎo)鉆頭通過(guò)鉆套1加工?覫5.5mm孔，退出鉆頭后，翻轉(zhuǎn)夾具體，將基準(zhǔn)面B放至鉆床工作臺(tái)面，引導(dǎo)鉆頭通過(guò)鉆套加工另一方向孔?覫5.5mm，加工結(jié)束拔出工件，清理夾具換下一個(gè)工件。整個(gè)加工過(guò)程無(wú)須將夾具在鉆床工作臺(tái)上進(jìn)行安裝，裝卸工件較為簡(jiǎn)便。

4.結(jié)語(yǔ)

我們?cè)诔浞挚紤]工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了夾具整體結(jié)構(gòu)，利用工件的錐面實(shí)現(xiàn)工件的定位和夾緊，既保證了工件的加工精度，又使夾具結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，提高了操作效率。該專(zhuān)用夾具經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試，成功完成該工件的試制。一年多的生產(chǎn)檢驗(yàn)證明這個(gè)設(shè)計(jì)切實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉守勇.機(jī)械加工工藝編程和夾具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.