鋁合金汽車輪機(jī)加工常用工裝夾具分析

陳鐵牛，汪剛，黃法

(廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣東佛山 454000)

鋁合金汽車輪機(jī)加工常用工裝夾具分析

陳鐵牛，汪剛，黃法

(廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣東佛山 454000)

機(jī)加工工裝夾具是保證產(chǎn)品精度的關(guān)鍵因素之一。鋁合金車輪是汽車上高速運(yùn)轉(zhuǎn)的安全部件，為保證車輪的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，需要對(duì)鋁合金車輪機(jī)加工過程的工裝夾具進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。為此，介紹鋁合金汽車輪機(jī)加工各工序常用的工裝夾具，利用六點(diǎn)定位原理分析了數(shù)控一序、加工中心序和數(shù)控二序工裝夾具的定位原理和一般設(shè)計(jì)方法，對(duì)比分析不同工裝夾具之間的優(yōu)缺點(diǎn)和改進(jìn)措施，并對(duì)鋁合金汽車車輪機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行了展望。

機(jī)加工；鋁合金汽車輪；六點(diǎn)定位原理；工裝夾具

0 引言

鋁合金汽車輪是汽車的關(guān)鍵零部件，它承載著汽車的整個(gè)質(zhì)量，同時(shí)要保證汽車高速安全地運(yùn)行，因此鋁合金汽車輪的加工精度就顯得尤為重要。目前在汽車輪制造業(yè)，對(duì)車輪各部位的尺寸精度、表面粗糙度、形位公差都有嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特別是一些高端品牌的汽車制造商，對(duì)車輪的精度要求近乎達(dá)到苛刻的地步。為保證車輪的精度，作為汽車輪制造環(huán)節(jié)的機(jī)加工就顯得十分重要，同時(shí)鋁合金汽車輪是典型的薄壁型零件，加工過程中容易變形，而要保證機(jī)加工過程中產(chǎn)品的精度，工裝夾具的選用是非常重要的因素之一，因此文中從鋁合金汽車輪機(jī)加工過程中工裝夾具的工作原理入手，分析如何通過工裝夾具保證車輪的精度[1-3]。

目前鋁合金汽車輪的機(jī)加工過程主要分成3個(gè)工序，作者沿用企業(yè)的習(xí)慣叫法，分別將3個(gè)工序稱為：數(shù)控一序、加工中心序和數(shù)控二序，各工序具體加工內(nèi)容如表1所示。

表1 鋁合金汽車輪機(jī)加工工序列表

1 鋁合金汽車輪數(shù)控一序工裝夾具

圖1 鋁合金汽車輪數(shù)控一序常用工裝夾具

2 鋁合金汽車輪加工中心工序工裝夾具

圖2 鋁合金汽車輪鉆螺栓孔常用工裝夾具

汽車輪螺栓孔加工完成后，傳統(tǒng)的方法是利用普通鉆床進(jìn)行氣門孔的加工，利用肉眼目測(cè)控制氣門孔的加工位置(毛坯上已有鑄造成型的預(yù)鉆點(diǎn))，該方法工裝夾具和操作較簡(jiǎn)單，這里不再詳細(xì)分析。

汽車輪螺栓孔是車輪與汽車連接的配合部位，螺栓孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接就是車輪的安裝定位面之一，它直接影響到車輪安裝后的精度，因此螺栓孔的位置度要求一般都要求較高。而傳統(tǒng)的螺栓孔加工過程中，所用的定心軸夾具(圖2)與車輪的配合屬于間隙配合，間隙的存在無法保證螺栓孔的高位置度要求，因此越來越多的車輪制造企業(yè)開始使用彈套翻轉(zhuǎn)夾具，如圖3所示。

圖3 鋁合金汽車輪彈套翻轉(zhuǎn)工裝夾具

圖3(a)將圖2中的定心軸換成了彈套，工件裝夾上夾具后，氣缸收縮帶動(dòng)錐軸向下運(yùn)動(dòng)從而將彈套撐開，以保證彈套與車輪的配合為無間隙配合，提高螺栓孔的加工精度；同時(shí)圖3(a)中還將四連桿夾具換成了氣動(dòng)夾具，在減少人工操作強(qiáng)度的同時(shí)也保證了更穩(wěn)定的夾緊。

傳統(tǒng)的氣門孔加工方式利用肉眼進(jìn)行加工位置的定位，雖然加工簡(jiǎn)單，但仍然存在加工位置偏移的情況，圖3(b)是將圖3(a)中的夾具連同工件一起翻轉(zhuǎn)到氣門孔的角度，然后直接在加工中心機(jī)床上進(jìn)行氣門孔的加工。與傳統(tǒng)的利用普通鉆床加工氣門孔相比，該方法可以很好地保證氣門孔的位置，同時(shí)減去了工人對(duì)工件的搬運(yùn)和再次裝夾。但此類翻轉(zhuǎn)式工裝夾具需要對(duì)加工中心進(jìn)行升級(jí)改造，增加一套液壓系統(tǒng)，通過機(jī)床的PLC程序增加對(duì)液壓系統(tǒng)的控制從而驅(qū)動(dòng)夾具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)定位。

3 鋁合金汽車輪數(shù)控二序工裝夾具

鋁合金汽車輪數(shù)控二序主要加工右半邊內(nèi)輪輞、筋條正面等(見表1)，常用的工裝夾具如圖4所示，圖4(a)是該工裝夾具的立體示意圖，它是在三爪自定心卡盤的基礎(chǔ)上拆掉3個(gè)卡爪，換上特制的扇形卡盤，扇形卡盤上有3～4個(gè)臺(tái)階，對(duì)應(yīng)不同鋁合金汽車輪的外徑，裝夾工件后的夾具簡(jiǎn)圖見圖4(b)，可見，工件主要受到徑向夾持力。為減小工件的夾緊變形，扇形卡盤做成一個(gè)很大的扇形(如圖4(a)所示)以增加工件的受力面積，從而減小工件的夾緊變形，同時(shí)嚴(yán)格控制液壓系統(tǒng)對(duì)工件的夾緊力，控制變形量在允許的范圍內(nèi)。

圖4 鋁合金汽車輪數(shù)控二序常見工裝夾具

為了提高數(shù)控二序的定位精度，部分企業(yè)采用圖5所示的彈套工裝夾具，該工裝夾具與加工中心的彈套翻轉(zhuǎn)夾具類似(圖3)，圖中利用彈套與車輪進(jìn)行定心，階梯支承座實(shí)現(xiàn)Z方向的定位，拉爪實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，但與圖3相比，圖中沒有使用撥桿，繞Z軸的旋轉(zhuǎn)自由度沒有限制，因此，該定位方式仍屬于不完全定位。需要注意的是該工裝夾具中彈套的撐開不是利用液壓拉桿的拉力，而是利用蝶形彈簧的彈力。

圖5 鋁合金汽車輪數(shù)控二序彈套工裝夾具

4 結(jié)束語

介紹鋁合金汽車輪機(jī)械加工過程中常用的工裝夾具，利用六點(diǎn)定位原理分析了各工序夾具的定位情況及其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著汽車制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鋁合金汽車輪的要求也越來越高，鏡面加工、旋壓加工、立式車床加工、超高速加工、干式切削、機(jī)器人自動(dòng)裝夾等各種新技術(shù)、新工藝不斷地應(yīng)用到車輪的制造過程中，作為制造工藝的工裝夾具也必將不斷地進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)新技術(shù)的要求[5-6]。

[1]趙玉濤.鋁合金車輪制造技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2]王孝東.汽車用鋁合金車輪發(fā)展趨勢(shì)展望[J].汽車零部件,2013(7).

[3]李婷.鋁合金汽車車輪的性能特點(diǎn)及其應(yīng)用[J].世界有色金屬,2013(3):54-56.

[4]陳鐵牛.鋁合金車輪輪輞端徑跳值控制工藝研究[J].現(xiàn)代制造工程,2015(5):94-97.

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[5]湯曉宇.鋁合金車輪的機(jī)械加工技術(shù)[J].中國(guó)科技信息,2007(11):87-88.

[6]孟模,張治民,李大旭,等.高性能鋁合金車輪制造技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2011(12):90-92.

MENG M,ZHANG Z M,LI D X,et.al.The Manufacturing Technology of High-performance Aluminum Alloy Wheel[J].Sci-tech Innovation and Productivity,2011(12):90-92.

AnalysisabouttheFixtureofAluminumWheel

CHEN Tieniu, WANG Gang, HUANG Fa

(Guangdong Polytechnic, Foshan Guangdong 454000,China)

Machining fixture is one of the key factors to ensure product precision. Aluminum alloy wheel is one of the safety components for high speed automobile. In order to ensure the accuracy of the wheel, special design of fixture for machining aluminum alloy wheel is needed.So the fixture used in aluminum wheel machining were introduced, the six-point locating principle in fixture design was applied to analyze the positioning principle and general design methods in numerical control one process, machining center process and numerical control two process, and the advantages and disadvantages of different fixtures were comparatively analyzed and corresponding improvement measures were presented. Finally the aluminum wheel machining technologies were prospected.

Machining; Aluminum wheel; Six-point locating principle; Fixture

2017-03-31

陳鐵牛(1978—)，男， 碩士，機(jī)械工程師、講師 ，研究方向?yàn)閿?shù)控技術(shù)。E-mail:ctnctn@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.08.016

TG146.2+1

B

1674-1986(2017)08-065-03