支座銑平面夾具研制

田由甲 伍英 王柯錦 陳玉麟 吳祖國

1、湖北汽車工業(yè)學(xué)院機械工程學(xué)院 2、東風(fēng)德納車橋公司制造工程部十堰工藝科

汽車支座是汽車構(gòu)件之一，孔和面的位置度要求較高。由于汽車生產(chǎn)的多品種、高節(jié)拍、大批量的特性，汽車裝備制造業(yè)也朝著柔性、高效、高精、智能方向發(fā)展[1]。為了適應(yīng)支座批量生產(chǎn)要求，保證支座銑平面精度要求，提高支座生產(chǎn)效率，本文研制了支座銑平面夾具。

1 支座銑平面工序要求

支座零件的主要作用是支承，支座采用鑄造成型方法,零件圖如圖1所示，三維圖如圖2所示，零件模型如圖3所示。

圖1 支座零件圖

圖2 支座三維圖

圖3 支座模型

支座的主要幾何元素為安裝孔、安裝底面，因為這是與其他零件直接接觸和連接的表面，所以對加工及加工精度要求較高。支座的安裝孔的內(nèi)表面必須要有足夠的粗糙度才能保證零件的加工要求，同時必須相對于安裝底面要有較高的垂直度，因為支承孔的軸線與底面的定位有很大的關(guān)系。同時安裝底面要有足夠的粗糙度才能保證與安裝孔軸線的垂直度。支座為鑄造結(jié)構(gòu)，主要起到固定連接的作用。

將零件的加工分散成多道工序進行，各道工序加工內(nèi)容較少，但是工藝路線就會顯得較長。其優(yōu)勢是加工前期需要準備的工作量很小，產(chǎn)品的更換是很容易的。但是可能會造成設(shè)備以及工人數(shù)量的增加，生產(chǎn)管理會較為復(fù)雜。

選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置的精度，以及定位安裝的準確方便。選擇精基準應(yīng)遵循以下原則：①基準重合原則；②基準統(tǒng)一原則；③互為基準原則；④自為基準原則；⑤便于安裝原則。精基準選擇時，一定要保證工件的夾緊穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便。

夾具設(shè)計保證了零件的加工質(zhì)量，改善了勞動條件，提高了生產(chǎn)率，降低了成本。（1）夾具功能組合化、可調(diào)化：擴大使用范圍，使其實現(xiàn)經(jīng)過快速調(diào)整后即可加工同一類型的工件，以避免專用夾具在產(chǎn)品和工藝一有修改就不能繼續(xù)使用的矛盾，且解決了不能重復(fù)使用夾具的報廢問題。按照發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和改善資源環(huán)境的思路，使專用夾具實行組合化的原則，用少數(shù)原件能組合成新的夾具以滿足多種加工需要；（2）傳動高效化、自動化：減少夾緊輔助時間和減輕工人勞動強度；（3）夾具結(jié)構(gòu)標準化、板塊化：使一部分零部件能在各類專用夾具上通用，促使夾具的設(shè)計、制造、裝配工作簡化，從而縮短生產(chǎn)準備周期，降低單位產(chǎn)出能耗。

支座銑平面加工示意圖如圖4所示，平面采用銑削加工。為了便于工件裝卸，采用立式銑床進行加工。由于銑削加工銑刀刀齒的切入和切出形成沖擊，銑削加工過程中容易產(chǎn)生振動，在設(shè)計銑床夾具時，應(yīng)保證夾具有較好的剛度。所以設(shè)計銑床夾具時，采用一面一線一點的定位方式，定位平面選擇選支座最大的端面，限制一個移動、兩個轉(zhuǎn)動自由度，側(cè)面定位限制一個移動、一個轉(zhuǎn)動自由度，前定位點限制一個移動自由度；實現(xiàn)零件的完全定位。

圖4 支座銑平面示意圖

支座屬于箱體類零件，裝夾較困難。為便于工件準確定位，夾緊力作用方向應(yīng)使工件變形最小，夾緊方向與支座定位表面方向垂直。夾緊點落在支撐元件相應(yīng)范圍內(nèi)，在支撐元件相應(yīng)范圍內(nèi)夾緊保證剛性較好。為了減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，保證安全生產(chǎn)，在大批量生產(chǎn)中往往采用機動夾緊，常用動力裝置有氣壓、液壓、氣液聯(lián)合、電動、電磁、真空等為了適應(yīng)批量生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)率，便于裝夾工件，采用氣動進行工件夾緊，可實現(xiàn)裝夾過程方便快捷，且夾緊牢固可靠。采用的氣缸如圖5所示。

圖5 氣缸模型

2 夾具的工作原理

氣動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活、安全可靠的優(yōu)勢，氣動驅(qū)動體積小，是機械加工常用的夾緊機構(gòu)[4]。采用氣動夾緊的夾具裝配圖如圖4所示。

夾具的工作原理為：在銑床夾具體的底面上設(shè)置定位鍵，用定位鍵保證夾具在機床工作臺中的相對位置，同時保證銑床夾具加工時的定向精度。在銑削加工過程中定位鍵可承受銑削產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，從而減輕夾具螺栓的負荷，加強夾具在夾緊過程的穩(wěn)固性。在銑床夾具體上開有螺栓槽，并用T形螺栓把夾具固定在工作臺上，確定夾具在工作臺中的位置；前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向后縮回，滑柱向后縮回，滾輪不受力，滑塊和壓板不受力；將支座的定位平面朝下，將支座放到夾具內(nèi)，下端面用4個豎直的定位塊支撐，側(cè)面與側(cè)面的定位塊定位，同時前定位限制支座的一個移動自由度；前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向前伸，滑柱向前伸，滑柱的斜面壓緊滾輪，滾輪受力，推動滑塊和壓板向左移動，壓板可繞著滑塊轉(zhuǎn)動，從而保證壓板的兩個壓緊點受力均勻，且同時夾緊；2個夾緊點處于夾緊狀態(tài)，完成支座的定位和夾緊；操作立式銑床，完成支座的平面加工工藝，加工完成后，前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向后縮回，滑柱向后縮回，滾輪不受力，滑塊和壓板不受力，便于支座的裝卸；最后將支座卸離夾具，至此完成了第一件支座的安裝、定位、夾緊、加工、松開和卸離。后面的支座都可按前述的安裝、定位、夾緊、加工、松開和卸離進行銑平面工作。

3 夾具主要結(jié)構(gòu)的特點

夾具采用一面一線一點的定位方式定位，夾緊原理如圖4所示。采用一個前后安裝的夾緊氣缸進行夾緊?；突瑝K只能直線移動，滑柱的斜面壓緊滾輪，用滾動摩擦代替滑動摩擦，由于滾動摩擦系數(shù)比滑動摩擦系數(shù)小得多，從而可減少能量損失，提高機構(gòu)的傳動效率。壓板可繞著滑塊轉(zhuǎn)動，從而保證壓板的兩個壓緊點同時夾緊、受力均勻，從而精簡了壓緊機構(gòu)。

夾具采用氣動夾緊機構(gòu)夾緊，結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠。目前，該夾具已用于生產(chǎn)，不僅能滿足支座的批量生產(chǎn)要求，而且取得了良好的經(jīng)濟效益。其降低了操作人員勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，滿足了操作的高速、高效和可靠的要求。

4 結(jié)語

根據(jù)批量生產(chǎn)要求和支座加工特點，本文研制了支座銑平面夾具，且已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，完全滿足支座加工要求，并且具有可靠的加工性能和穩(wěn)定的加工精度，其在確保支座加工質(zhì)量的同時，也提高了加工效率，減輕了勞動強度。