發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體液壓專用夾具設(shè)計(jì)

李 吉 賴玉活 丁剛強(qiáng)

（①廣西工學(xué)院機(jī)械工程系，廣西柳州545006;②柳州市數(shù)控機(jī)床研究所，廣西柳州545007;③柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西柳州545007）

發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體一般為70～80 kg，長寬高約為550 mm×285 mm×385 mm，材料為HT200，硬度約為190 HBS，缸體的加工部位主要為凸臺(tái)的銑削加工，還有較多規(guī)格且呈空間分布的鉆孔加工。目前，通常在搖臂鉆床、銑床上采用人工手動(dòng)裝夾對(duì)其分別進(jìn)行鉆孔和銑削加工，加工過程中需要多次裝夾，多次換刀，加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，夾緊力大小難以精確地控制，定位準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都比較差。為了減少多次換刀而帶來的人為誤差，避免多次裝夾引起的定位誤差，通過對(duì)缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種可在加工中心通過一次裝夾，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體進(jìn)行銑削、鉆孔加工的液壓專用夾具。加工過程中，統(tǒng)一以缸體上表面及其上兩工藝孔實(shí)現(xiàn)對(duì)缸體的“一面兩孔”定位。在進(jìn)行銑削、鉆孔工序前，缸體上表面已經(jīng)精銑，工藝孔也已精加工。發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 夾具的設(shè)計(jì)

1.1 夾具的結(jié)構(gòu)組成

（1）定位裝置

該夾具采用“一面兩孔”組合定位方案，以夾具體上的4個(gè)支撐板及2個(gè)定位銷，在夾具體上對(duì)汽缸體工件實(shí)現(xiàn)一面兩銷定位，從而把工件的6個(gè)自由度全面限制。另外，為了使定位銷順利進(jìn)入定位孔，在工件推入夾具時(shí)，由左右兩個(gè)限位條及夾具后蓋板上的兩后定位塊來實(shí)現(xiàn)工件的初定位。

（2）夾緊裝置

考慮工件的裝夾情況，該夾具的動(dòng)力源采用雙液壓缸裝置，在相應(yīng)的液壓系統(tǒng)中設(shè)有分流集流閥及液控單向閥，實(shí)現(xiàn)工件上升、下降同步及壓緊工件后，液壓缸停止工作后的自鎖。增力裝置為一增力比為2∶1的杠桿，杠桿聯(lián)接兩拉桿作為中間傳力機(jī)構(gòu)，改變液壓作用力的大小和方向。傳力機(jī)構(gòu)中，兩拉桿組成萬向節(jié)，可使托板實(shí)現(xiàn)前后左右一定范圍的浮動(dòng)，結(jié)合定位銷下端的錐度自定位，可使工件在放置位置偏差不大的情況下，定位銷能夠順利進(jìn)入定位孔，實(shí)現(xiàn)工件的自我找正、自定位。

（3）報(bào)警輔助裝置

該夾具報(bào)警裝置是由監(jiān)控定位準(zhǔn)確性和加工精度的兩部分組成，彈簧銷與兩傳感器兩者結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電器雙重監(jiān)控，彈簧銷結(jié)構(gòu)如圖2所示。定位準(zhǔn)確性指:工件在定位過程中，彈簧銷是否順利進(jìn)入工件上表面兩工藝孔，完成工件的“一面兩孔定位”。彈簧銷配合一傳感器，當(dāng)定位銷無法進(jìn)入定位孔，定位銷受到壓緊力作用沿導(dǎo)套向上運(yùn)動(dòng)，露出端蓋一部分，被傳感器感應(yīng)，繼而傳遞給數(shù)控加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警;加工精度監(jiān)控是指:當(dāng)壓緊力偏小，工件在切削力、自重作用下，相對(duì)夾具體產(chǎn)生移動(dòng)、振動(dòng)，或缸體上表面沒有緊密貼合上定位塊時(shí)，信號(hào)傳遞給數(shù)控加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，既而防止加工廢品產(chǎn)生。

1.2 夾具的工作原理

如圖3所示，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體液壓專用夾具結(jié)構(gòu)包括夾具體2及設(shè)置于夾具體上的動(dòng)力裝置（液壓缸3），傳動(dòng)裝置（杠桿 4、拉桿 5、6），報(bào)警裝置等組成。工件沿滾輪導(dǎo)軌20手動(dòng)推入夾具體2，直至工件后表面接觸設(shè)置于夾具體后蓋板18上的后定位塊19，完成工件推入后前后位置的初定位;工件左右位置的初定位通過設(shè)置于夾具體左右表面的限位螺栓11連接限位塊12來實(shí)現(xiàn)。限位塊12前段設(shè)有15°斜度，方便工件更容易推入夾具體。這里，限位塊的位置可以通過松緊螺母來調(diào)節(jié)。采用雙液壓缸夾緊機(jī)構(gòu)，液壓缸3作為動(dòng)力元件，提供所需動(dòng)力于杠桿4，杠桿通過杠桿座21固定于夾具體上，傳遞動(dòng)力于拉桿5、6，拉桿6拉動(dòng)托板8沿四根導(dǎo)柱9向上運(yùn)動(dòng)，直至設(shè)置于夾具體上的彈簧銷17順利進(jìn)入工件上表面的兩個(gè)工藝孔，工件上表面接觸上定位塊16后，完成“一面兩孔定位”，液壓缸開始加壓、夾緊工件，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位與夾緊。

1.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖4所示為液壓系統(tǒng)圖。當(dāng)工件推入夾具體初定位完成后，啟動(dòng)電源，變量泵4工作，液壓油從油箱1經(jīng)過吸油過濾器15進(jìn)入回路中，電磁換向閥8通電，壓力油經(jīng)過換向閥進(jìn)入液壓缸11的無桿腔，推動(dòng)工件上升，直至將工件壓緊，當(dāng)工件夾緊后即壓力達(dá)到所需壓力時(shí)電接點(diǎn)壓力表6發(fā)訊，YV1磁鐵斷電，工件完成裝夾進(jìn)行加工;工件加工完畢后，電磁換向閥斷電，壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸的有桿腔，活塞桿回收，松開并放下工件。

進(jìn)油快慢直接決定夾具夾緊與松開工件的快慢，回路中串聯(lián)節(jié)流閥7實(shí)現(xiàn)進(jìn)油快慢的控制;當(dāng)意外停電時(shí)，單向閥5起到穩(wěn)壓保護(hù)的作用，防止工件突然下落，造成意外事故;回路中串聯(lián)液控單向閥9，當(dāng)工件定位完成，液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)自鎖，保證工件處于加工位置;分流集流閥10起到使兩個(gè)液壓缸動(dòng)作同步的作用，確保工件上升定位過程中的平穩(wěn)性。

2 結(jié)語

為了減少多次換刀而帶來的人為誤差，避免多次裝夾引起的定位誤差，研究設(shè)計(jì)了一種可在加工中心通過一次裝夾，完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的銑削、鉆孔加工的液壓專用夾具。實(shí)踐證明:該夾具結(jié)構(gòu)簡單、裝夾可靠，既保證了加工質(zhì)量，滿足了生產(chǎn)需要，也大大縮短了加工周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，在生產(chǎn)加工中有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

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