轉(zhuǎn)向箱多孔加工專用夾具設(shè)計(jì)

陸慧玲 李慶羽

摘 要：設(shè)計(jì)專用夾具裝夾工件，帶動(dòng)刀具同時(shí)加工轉(zhuǎn)向箱零件的N個(gè)孔，對(duì)于提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，更好的保證所加工孔的精度具有明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)于批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向箱零件，運(yùn)用本套工裝夾具能提高加工精度和生產(chǎn)率，有很高的性價(jià)比。

關(guān)鍵詞：夾緊裝置；夾緊力；夾緊機(jī)構(gòu)

利用對(duì)現(xiàn)有設(shè)備搖臂鉆床Z3040的改造加工轉(zhuǎn)向箱零件。其中包括設(shè)計(jì)一套有四根軸的主軸箱使鉆床出來的動(dòng)力分為四個(gè)一次加工出轉(zhuǎn)向箱零件的四個(gè)孔。一套鉆模板用來保證鉆頭的導(dǎo)向及加工的精度。一套夾具用來保證閥體零件在加工時(shí)相對(duì)于機(jī)床和刀具占有固定的位置。這種設(shè)計(jì)能保證加工的精度。便于工件的裝夾并且降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 研究分析零件圖

典型的轉(zhuǎn)向箱實(shí)體圖

現(xiàn)以拖拉機(jī)上的轉(zhuǎn)向操縱箱的夾具設(shè)計(jì)說明。轉(zhuǎn)向操縱箱是拖拉機(jī)上的一個(gè)重要組成部分，因此它加工的好壞直接影響到拖拉機(jī)的性能。設(shè)計(jì)可以利用搖臂鉆床帶動(dòng)多軸頭，一次性加工N面上四個(gè)小于φ10的孔。

2 確定定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置

在本夾具設(shè)計(jì)時(shí)，在夾具中采用短圓柱銷約束兩個(gè)移動(dòng)自由度--X方向的移動(dòng)和Y方向的移動(dòng)。圓柱銷為固定定位圓柱銷。定位圓柱銷的有關(guān)參數(shù)可查“夾具標(biāo)準(zhǔn)”和“夾具手冊(cè)”。其選用時(shí)按其尺寸D選取。長(zhǎng)方形墊板約束兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度——X方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)自由度Z方向的移動(dòng)。由于轉(zhuǎn)向箱的一個(gè)面有一個(gè)3度傾角，所以長(zhǎng)方形墊板要做成有3度的斜面?，F(xiàn)在已經(jīng)約束了零件的5個(gè)自由度，還要用一個(gè)定位銷來約束Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是如果使用定位銷又會(huì)限制兩個(gè)自由度，這樣會(huì)產(chǎn)生過定位。過定位像前面所說的那樣會(huì)影響工件的定位精度，因此要避免過定位。可以選擇齒條式對(duì)定位元件，它可以約束Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。如下圖所示：使用時(shí)可以掰動(dòng)手柄，銷在齒條的帶動(dòng)下沿銷套上下移動(dòng)，使用時(shí)銷子上移，不用時(shí)銷子下移，十分方便。

齒條式對(duì)定位元件

3 確定定位方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置

因?yàn)閵A緊力主要來源于液壓裝置、氣壓裝置、電磁裝置、電動(dòng)裝置、氣液連動(dòng)裝置和真空裝置等動(dòng)力裝置。并且要使動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的力或人力正確的作用在工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鬟f機(jī)構(gòu)。

3.1 選擇夾緊機(jī)構(gòu)

夾緊機(jī)構(gòu)的種類很多，基本夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)大都以斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾緊機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，此外還有一種彈簧加緊機(jī)構(gòu)。

斜楔夾緊機(jī)構(gòu)：用斜楔直接夾緊工件，夾緊力太小，且操作費(fèi)時(shí)，所以實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用不多，多數(shù)情況下是將斜楔與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。

螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，是手動(dòng)夾緊中用得最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。但是螺釘頭直接與工件表面接觸，螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能會(huì)損傷表面。

螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)：是結(jié)構(gòu)形式變化最多的夾緊機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便?？刹捎米詣?dòng)回轉(zhuǎn)鉤形壓板，它避免了用手轉(zhuǎn)動(dòng)鉤形壓板。

偏心夾緊機(jī)構(gòu)：操作方便，夾緊迅速。但是夾緊力和夾緊行程都較小，一般用于切削力不大，震動(dòng)小，夾壓面公差小的加工中。

彈簧夾緊機(jī)構(gòu)：是運(yùn)用被壓縮時(shí)彈簧的彈性力來夾緊的。隨著彈簧壓縮量的加大，夾緊力越來越大。

本夾具上采用的是彈簧加緊機(jī)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)向箱的高度不高，在工件定好位時(shí)，可用鉆模板來壓緊工件，當(dāng)鉆模板靠近工件，主軸箱沿導(dǎo)柱向下移動(dòng)。在彈簧力的作用下自動(dòng)將工件壓緊，起到加緊作用。隨著切削力的加大，彈簧的壓縮力愈來愈大，工件被加緊。

3.2 分析夾緊力的方向和作用點(diǎn)

按照切削力和其他外力作用的情況，以及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式確定加進(jìn)來的方向和作用點(diǎn)。

在本夾具設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用固定圓柱銷約束兩個(gè)移動(dòng)自由度——XY方向的移動(dòng)。長(zhǎng)方形墊板約束兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度——XY方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)自由度——Z方向的移動(dòng)。所以夾緊力的方向應(yīng)朝主要限位面。這樣做有利于保證加工精度。

本設(shè)計(jì)的夾具在選定夾緊力作用點(diǎn)時(shí)充分考慮夾緊力的點(diǎn)作用在定位元件的支承范圍內(nèi)，保證位于剛性較好的方向。

工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。

在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個(gè)同心半圓環(huán)來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。

3.3 分析本夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

3.3.1 在整個(gè)夾緊過程中，一直保證工件定位后具有確定的位置。

3.3.2 本套夾具保證了夾緊力的大小適當(dāng)，始終穩(wěn)定不變。即保證工件在整個(gè)加工過程中的位置穩(wěn)定不變，震動(dòng)小，還使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。由于夾緊力穩(wěn)定所以減小加緊誤差。

3.3.3 本套夾具具有工藝性好，使用性好。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維修的優(yōu)點(diǎn)。

總之利用此套設(shè)備可以一次性鉆削轉(zhuǎn)向箱N面上多個(gè)孔，由于轉(zhuǎn)向箱是批量生產(chǎn)的，所以利用此設(shè)備加工該零件，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。該設(shè)備由于是一次性鉆削四個(gè)孔，使得該零件的生產(chǎn)效率大大提高。本設(shè)計(jì)的主軸箱上所使用的主軸和傳動(dòng)軸，以及軸上的齒輪和軸承均經(jīng)過校核，所以該設(shè)備在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)軸的斷裂，和齒輪的斷裂問題。

參考文獻(xiàn)

[1]長(zhǎng)春汽車廠工人大學(xué)編.東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版.