新型汽車輪轂快速鉆床夾具設(shè)計(jì)和應(yīng)用

中信戴卡股份有限公司 （河北秦皇島 066011） 楊金嶺

作為國(guó)內(nèi)第一家鋁合金車輪制造企業(yè)，從2008年起，中信戴卡鋁車輪產(chǎn)品銷量蟬聯(lián)世界第一。在技術(shù)研發(fā)方面，中信戴卡始終注重技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新。2002年開(kāi)始，陸續(xù)建立歐洲技術(shù)中心、日本技術(shù)中心、北美技術(shù)中心，完成全球研發(fā)布局，做到24h無(wú)間隙研發(fā)設(shè)計(jì)，保持制造技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先性。

在生產(chǎn)工藝方面，中信戴卡努力實(shí)踐著由傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代化“智造”的轉(zhuǎn)變。擁有國(guó)際領(lǐng)先的鋁合金車輪制造鑄造工藝生產(chǎn)線、鑄旋工藝生產(chǎn)線、鍛造工藝生產(chǎn)線，可以滿足不同客戶的定制要求。公司旗下的KSM鑄造集團(tuán)擁有世界領(lǐng)先的差壓和真空鑄造工藝，其中，差壓鑄造為其獨(dú)首創(chuàng)，是全球首家采用該技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)底盤(pán)零部件的企業(yè)。先進(jìn)的制造工藝成功實(shí)現(xiàn)了零部件產(chǎn)品輕量化制造，順應(yīng)了全球汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排趨勢(shì)的要求。

1. 背景技術(shù)

現(xiàn)有夾具不適用各種尺寸的車輪毛坯，更換頻繁，制造成本高，操作麻煩，浪費(fèi)時(shí)間和精力。在現(xiàn)有的工藝條件下，鍛造的擴(kuò)孔切邊模具不能沖輪轂中心孔，數(shù)控車床不能鉆孔只能擴(kuò)孔，而旋壓機(jī)需要使用中心孔進(jìn)行定位，所以預(yù)機(jī)加前必須使用鉆床鉆輪轂中心孔。原有的鉆床卡具為每個(gè)輪型對(duì)應(yīng)一套卡具，不具有通用性，而且?jiàn)A具體積龐大，制造成本高，更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著輪型的不斷增多，需要的夾具隨之增加，這樣不但大大增加了生產(chǎn)成本，占用很大的存放夾具空間，而且每次生產(chǎn)時(shí)都必須更換整套夾具，增加了現(xiàn)場(chǎng)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)效率。

2. 改造計(jì)劃實(shí)施

了解到以上的情況，鍛造技術(shù)科成立鉆床夾具設(shè)計(jì)改造小組，研究改進(jìn)現(xiàn)有的鉆床夾具。對(duì)鉆床夾具的設(shè)計(jì)改造分為6個(gè)階段：①現(xiàn)有夾具使用狀況詳細(xì)調(diào)查。②設(shè)計(jì)改造可能性分析。③設(shè)計(jì)方案討論。④圖樣設(shè)計(jì)及外委加工。⑤安裝及使用跟蹤。⑥持續(xù)改進(jìn)。

按照改造計(jì)劃，我們主要進(jìn)行了以下工作：

（1）我們對(duì)鉆床夾具進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題如下：現(xiàn)有夾具不具有通用性，更換輪型時(shí)都要更換全部夾具，現(xiàn)有夾具體積龐大笨重（每套夾具都有幾十kg）更換費(fèi)力費(fèi)時(shí)，每次更換時(shí)都需要兩人合作，大約1.5h?，F(xiàn)有夾具制造成本高，每套夾具成本大約4 500元，需要專門(mén)地點(diǎn)存放。產(chǎn)生以上問(wèn)題的主要原因是設(shè)計(jì)初沒(méi)有考慮到生產(chǎn)輪型的多樣性，僅僅是為某個(gè)輪型設(shè)計(jì)。

（2）我們本著通用性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的原則進(jìn)行了改造方案討論，一致認(rèn)為新夾具應(yīng)該分為兩部分：公用部分及調(diào)整部分，由于鍛造毛坯表面不光滑，采用徑向四點(diǎn)定位，軸向鍛造輪唇定位。

3. 本裝置技術(shù)結(jié)構(gòu)方案

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型夾具作進(jìn)一步的說(shuō)明：圖1是普通鉆床夾具示意圖，圖2是本實(shí)用新型改進(jìn)的車輪鉆床夾具示意圖，圖3是本實(shí)用新型改進(jìn)的車輪鉆床夾具實(shí)物圖。技術(shù)方案為：改進(jìn)的車輪鉆床夾具，包括左夾盤(pán) 6，右?jiàn)A盤(pán) 5，鉆床連接板 4，設(shè)置動(dòng)力氣缸2、氣源管線1 和氣動(dòng)連桿 3。動(dòng)力氣缸2與氣動(dòng)連桿3連接，氣動(dòng)連桿3與右?jiàn)A盤(pán)5連接，氣源管線1連接動(dòng)力氣缸2和氣源，可更換階梯夾爪7設(shè)置在左夾盤(pán)6和右?jiàn)A盤(pán)5上。新夾具采用動(dòng)力氣缸2、氣動(dòng)連桿3替代了圖1中傳統(tǒng)的螺旋手柄2和螺旋推進(jìn)桿1，通過(guò)動(dòng)力氣缸2增加了夾盤(pán)夾緊速度，而且可以通過(guò)一套階梯夾持爪夾不同種輪型。

圖1 普通鉆床夾具示意

圖2 改進(jìn)的車輪鉆床夾具示意

4. 具體實(shí)施方式

作為本實(shí)用新型夾具的實(shí)施實(shí)例，改進(jìn)的車輪鉆床夾具包括左夾盤(pán)、右?jiàn)A盤(pán)和鉆床連接板。其特征在于 ： 設(shè)置動(dòng)力氣缸、氣源管線和氣動(dòng)連桿。動(dòng)力氣缸與氣動(dòng)連桿連接，氣動(dòng)連桿與右?jiàn)A盤(pán)連接，氣源管線連接動(dòng)力氣缸和氣源，可更換階梯夾爪設(shè)置在左夾盤(pán)和右?jiàn)A盤(pán)上。

我們對(duì)新夾具進(jìn)行了試裝配（圖3是本實(shí)用新型改進(jìn)的車輪鉆床夾具實(shí)物圖），該夾具主要分為三部分：通用固定盤(pán)、通用滑動(dòng)盤(pán)、定位塊。更換不同外徑輪型時(shí)，只需要松開(kāi)四顆定位塊固定螺釘，取下定位塊，放上新定位塊，擰緊四顆固定螺釘就可以加工新輪型。該夾具工作原理為：把清洗后輪放在通用固定盤(pán)和通用滑動(dòng)盤(pán)上，打開(kāi)節(jié)流閥，氣缸帶動(dòng)通用滑動(dòng)盤(pán)向通用固定盤(pán)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)四顆定位塊夾緊輪轂，實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)徑向定位。

軸向通過(guò)通用固定盤(pán)、通用滑動(dòng)盤(pán)平面實(shí)現(xiàn)軸向定位。其中定位塊質(zhì)量不大于1kg，更換夾具耗時(shí)不大于10min。經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的使用跟蹤，該夾具可以完全滿足生產(chǎn)，達(dá)到小組設(shè)計(jì)要求，至今一直在正常使用，沒(méi)有出現(xiàn)異常狀況。

圖3 經(jīng)改進(jìn)的車輪鉆床夾具實(shí)物圖

5. 使用效果對(duì)比

如附表所示，按照鍛造部現(xiàn)有20個(gè)輪型3個(gè)外徑規(guī)格計(jì)算，使用老夾具需要加工20套夾具，費(fèi)用為10萬(wàn)元；使用新夾具僅需要加工3套夾塊，費(fèi)用為200元，節(jié)省費(fèi)用9.94萬(wàn)元。按照每5天更換一次夾具計(jì)算，老夾具每年需要消耗109.5個(gè)工時(shí)，使用新夾具每年需要消耗不到11個(gè)工時(shí)。

新老夾具對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)比，我們認(rèn)為這次改造非常成功，但是我們小組仍然在繼續(xù)關(guān)注，為適應(yīng)以后的新輪型設(shè)計(jì)出更好的夾具。

6. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)努力，新設(shè)計(jì)出的快速鉆床夾具成本低，方便安裝使用，降低現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率的通用型鉆床夾具，但是這一點(diǎn)點(diǎn)成績(jī)僅能代表過(guò)去，以后的工作任重道遠(yuǎn)，我們一定密切關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，主動(dòng)了解市場(chǎng)的發(fā)展，努力提高自己的業(yè)務(wù)能力，為戴卡集團(tuán)鍛造事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。本結(jié)構(gòu)已申請(qǐng)專利，授權(quán)公告專利號(hào) CN 203140816 U。