雙面銑夾具設計

西峽縣內(nèi)燃機進排氣管有限責任公司（河南 474500）葉志富 胡延毅 靳國芳 李喜鋒

在實際工況下，發(fā)動機排氣歧管工作環(huán)境惡劣，處于循環(huán)交變的溫度狀態(tài)下，受熱溫度不均勻，熱脹冷縮的力量能使排氣歧管有斷裂，需要排氣歧管具有很好的高溫力學性能和使用性能。中硅鉬球墨鑄鐵材料在高溫下不易軟化，且具有良好的性能表現(xiàn)，不僅具有優(yōu)異的抗氧化性能，而且鑄造成形性好，諸多優(yōu)點使其成為當前汽車排氣歧管的首選材料，隨之而來的加工難問題擺在我們面前。我公司生產(chǎn)的排氣岐管如圖1所示。

圖1

1.產(chǎn)品結構特點

壁薄，最小壁厚5mm，易裝夾變形, 在加工時平面度不易保證。機構復雜，難以裝夾，鑄件毛重8.3kg，易造成定位和夾緊的困難。

硅鉬球墨鑄鐵排氣歧管的加工工藝及相關切削參數(shù)選擇與普通結構的球墨鑄鐵材料有著較大的區(qū)別。因此，傳統(tǒng)的夾具設計不適應生產(chǎn)內(nèi)外形狀復雜的零件，薄壁易導致裝夾變形，定位點和壓緊點選擇不當，就不易裝夾牢固，另外加工硅鉬球墨鑄鐵排氣管時，潛在影響穩(wěn)定性的因素很多（如振動和非理想熱環(huán)境等），如果夾具剛性不足是無法長時間發(fā)揮刀具應有性能的。此外，由于零件結構較復雜，夾緊機構還要具有足夠的剛性，使用聯(lián)動定位聯(lián)動壓緊結構減少振動。振動會造成刀刃崩碎、刀片損壞并產(chǎn)生不可預見和不穩(wěn)定的因素，因此，在設定機床切削參數(shù)時，始終要將提高穩(wěn)定性、消除振動放在首位。另一種改進措施是，采用多級聯(lián)動夾緊和輔助支撐相結合的夾具，提高加工系統(tǒng)的工藝裝備剛性也有助于抵消振動。銑削加工需要使用大轉矩切削力。所以選用雙面銑面專機和可轉位的盤銑刀。

2.零件的加工難點分析

（1）形狀復雜，不易裝夾。

（2）切削力大，切削溫度高。

（3）加工硬化，刀具磨損加快。

3.夾具設計要點分析

夾具的定位和受力分配根據(jù)零件的結構：薄壁易變形，結構復雜定位面不集中，工件大，不方便裝夾等特點，選用六點定位。聯(lián)動點點定位、聯(lián)動點點壓緊的方法，使工件在夾具中各夾緊點受力均勻，是保證銑法蘭面的平面度0.15mm 的重要點（見圖2）。

4.夾具設計工作原理

根據(jù)零件的特點，創(chuàng)新思路，是多點聯(lián)動定位，多點聯(lián)動壓緊。合理分配的壓緊力，實現(xiàn)被加工零件的受力均勻，變形小（見圖3）。

（1）定位方法：6點定位。

圖2 定位點、加緊點分布示意圖

上下方向：（3個點）夾具通過6個點與排氣歧管接觸，活動定位銷20和夾具體30間的配合是間隙配合。（活動定位銷只作上下運動；徑向力分配給夾具一部分，提高了夾具的抗振性），浮動定位板16、18、22通過轉銷17、19、23受力自動調配，使4個點的力，變成一個點的力，實現(xiàn)上下方向，6點接觸最終變成兩個點定位的目的。（目的：增加排氣歧管的接觸面積）再加上定位螺釘4，支撐著排氣歧管的法蘭。實現(xiàn)了排氣歧管上下方向3點定位接觸的要求。（3點確定一面）

圖3

前后方向：（2個點）排氣歧管后面都有兩個定位螺釘14，固定在座體13上實現(xiàn)排氣歧管的前后2 點定位（根據(jù)排氣歧管的型號不同，可調整）

側面方向：（1個點）定位塊15把排氣歧管的側面方面進行了限制。

（2）壓緊方法：把銑面夾具固定在雙面對銑專機上，夾具設計是兩面對稱，一次同時加工兩件。根據(jù)排氣歧管的特性，采用對稱聯(lián)動定位和壓緊方法，更有效增加排氣歧管在加工中多點接觸定位和壓緊。

壓緊方法是固定在夾具體上的螺柱件，通過壓緊螺母2和推力軸承3把力作用在橋架7上，通過轉銷把力作用在橋架上，橋架通過轉銷9把力作用在活動壓板8上；通過轉銷10把力作用在對稱的兩個活動壓板11上，固定在活動壓板的壓板12通過轉銷10的自動調整后，把力施在排氣歧管的4個點上。通過轉銷的調整把另一分力施在橋架上，通過轉銷32的調整，一分力作用在轉銷33上，一分力通過橋架31的定位螺釘26直接作用到排氣歧管的后身一個點上，（目的，讓排氣歧管的法蘭定位點壓實）；通過轉銷32的調整把力作用在活動壓板5上，固定在活動壓板的壓板12通過轉銷32的自動調整后，把力施在排氣歧管的兩個點上。加工結束后，松動壓緊螺母2，有4個導向柱，通過彈簧29、28的彈力使整體加緊機構回復原位，完成一次加工過程。

5.實施方法

把兩支排氣歧管分別放在夾具兩側，利用前后、左右、法蘭處定位，確保各定位點接觸，旋轉壓緊螺母，使聯(lián)動壓緊系統(tǒng)受力，把力均勻施在排氣歧管上，使工件壓緊。保證排氣歧管在上下左右方向上，正確定位、壓緊牢固。打開機床開關，對排氣歧管法蘭面進行加工，完畢后取下排氣歧管，工作臺快速退回，完成一次加工節(jié)拍。