汽車左轉(zhuǎn)向節(jié)交叉孔鉆夾具設(shè)計

張平棟 袁幫誼

摘要： 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的一個重要零件，駕駛員通過它適時控制汽車行進(jìn)中的路線，保證汽車準(zhǔn)確無誤安全的運(yùn)行。轉(zhuǎn)向節(jié)材料是40Cr模鍛件毛坯，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行機(jī)械加工，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，生產(chǎn)量大，作者根據(jù)某企業(yè)的具體情況設(shè)計該夾具。

關(guān)鍵詞： 汽車左轉(zhuǎn)向節(jié)交叉孔鉆夾具設(shè)計

1.引言

汽車轉(zhuǎn)向節(jié)屬于空間異形件，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，產(chǎn)量大，加工中無法直接在機(jī)床中進(jìn)行定位，故需要開發(fā)專用夾具實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在加工中的準(zhǔn)確定位與夾緊。由于零件質(zhì)量較大，因此還需要所設(shè)計的專用夾具易于操作，減輕勞動量，縮短加工工時，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。

2.左轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝分析

通過分析零件圖紙，發(fā)現(xiàn)該零件的主要加工面有圓柱面、外圓錐面、外螺紋、鍵槽、交叉孔、內(nèi)孔、止口孔、圓錐孔、注油螺紋孔、內(nèi)外兩側(cè)平面、錐孔兩端面。根據(jù)基準(zhǔn)先行和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，確定該產(chǎn)品主要加工工藝路線如下：

模鍛→鉆中心孔→鉆另一中心孔→數(shù)控車各段外圓→銑錐孔兩端面→銑兩外側(cè)面→銑兩內(nèi)側(cè)面→鉆?覫34底孔→鉆另一?覫34底孔→鉆2—M10注油底孔→锪2—M10端面→攻2—M10螺紋→粗鏜?覫34至?覫33.5、鏜?覫38止口孔至?覫37.5→鉆?覫36錐孔底孔→鉆2—?覫14.3通孔→翻轉(zhuǎn)180°，鉆另外2—?覫14.3通孔→鉆M12底孔（盲孔）→鉆M12底孔（通孔）→反過來锪4—?覫14.3通孔端面→锪M12通孔端面→攻M12盲孔螺紋→反過來攻M12通孔螺紋→銑45°斜面→車M27x1.5螺紋→銑7x14鍵槽→鉆2—?覫5.5交叉孔（交角67.5°）→套M27x1.5螺紋→修毛刺→鏜?覫36錐孔（1:10）→精鏜兩?覫34孔、?覫38止口孔→磨?覫50外圓→磨?覫35g6外圓→滾壓?覫14過渡圓弧→終檢入庫。

3.鉆2—?覫5.5孔夾具設(shè)計

3.1夾具定位和夾緊方案設(shè)計

左轉(zhuǎn)向節(jié)臂鉆2—?覫5.5孔的工序要求分析：兩孔呈67.5°交叉分布，屬于交叉孔系，且有一孔中心線與鍵槽底面垂直，孔徑?覫5.5mm由麻花鉆直徑尺寸保證，距離左端面位置尺寸138.1mm、兩孔中心線67.5°交叉和一孔中心線與鍵槽底面垂直要求需要由夾具保證。該工序的夾具結(jié)構(gòu)方案有兩種。

（1）利用已經(jīng)粗精加工的?覫50mm外圓、?覫14.3mm孔和138.1mm定位基準(zhǔn)平面作為主要定位基準(zhǔn)（一面兩孔定位法），其應(yīng)用在?覫50外圓限制2個自由度，用138.1定位基準(zhǔn)平面限制3個自由度，用?覫14.3mm孔限制1個轉(zhuǎn)動自由度，鉆?覫5.5mm孔，然后將?覫14.3mm菱形銷拔出，把工件旋轉(zhuǎn)67.5°，在將菱形銷插入?覫14.3mm定位孔內(nèi)， 鉆另一方向?覫5.5mm孔。

（2）采用整體結(jié)構(gòu)，由于對孔距的精度要求不高，故利用錐面作為主要定位基準(zhǔn)面，由夾具體內(nèi)孔錐面限制5個自由度，利用菱形銷在鍵槽側(cè)面定位限制1個轉(zhuǎn)動自由度，而利用夾具體上的交叉面作為分度裝置，確定兩鉆套的交叉位置，并利用摩擦力和切削力進(jìn)行夾緊。

對于兩種夾具結(jié)構(gòu)方案，，采用不同的定位方案進(jìn)行設(shè)計，從而實(shí)現(xiàn)通過夾具完成相互交叉兩孔的加工，較好地保證兩孔中心線的交叉和其中一孔中心線垂直于鍵槽底面的要求。方案一：由于夾具中定位基準(zhǔn)遠(yuǎn)離被加工要素，產(chǎn)生懸臂，并要采用獨(dú)立的夾緊機(jī)構(gòu)，如壓板螺旋機(jī)構(gòu)等，且在鉆第二孔時需對工件從新定位，存在二次定位誤差，導(dǎo)致夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)費(fèi)力，不利于操作，加工效率降低。方案二:利用夾具體整體的兩個平面分度，并利用摩擦力實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，有效地簡化夾具整體結(jié)構(gòu)，夾具連同工件總重量較小，易于制造和操作。綜合分析后采用第二種方案作為該零件的鉆2—?覫5.5孔的夾具結(jié)構(gòu)方案。

3.2夾具結(jié)構(gòu)

1.鉆套2.菱形銷3.夾具體

如圖2所示，夾具主要由鉆套1、菱形銷2和夾具體3，共3個零件組成。夾具體上兩個基準(zhǔn)面A和B作為工作中整個夾具在工作臺上的定位面，保證兩孔中心線的交叉角，由線切割加工。使用時，只需將工件上經(jīng)過粗精車的錐面套入夾具中的定位錐面，由菱形銷進(jìn)行導(dǎo)向，并可用紫銅棒輕輕敲擊夾具體左端，保證工件錐面與夾具中定位錐面夾緊，操作者將夾具體的基準(zhǔn)面A平放至鉆床工作臺面，引導(dǎo)鉆頭通過鉆套1加工?覫5.5mm孔，退出鉆頭后，翻轉(zhuǎn)夾具體，將基準(zhǔn)面B放至鉆床工作臺面，引導(dǎo)鉆頭通過鉆套加工另一方向孔?覫5.5mm，加工結(jié)束拔出工件，清理夾具換下一個工件。整個加工過程無須將夾具在鉆床工作臺上進(jìn)行安裝，裝卸工件較為簡便。

4.結(jié)語

我們在充分考慮工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步簡化了夾具整體結(jié)構(gòu)，利用工件的錐面實(shí)現(xiàn)工件的定位和夾緊，既保證了工件的加工精度，又使夾具結(jié)構(gòu)大為簡化，提高了操作效率。該專用夾具經(jīng)過安裝調(diào)試，成功完成該工件的試制。一年多的生產(chǎn)檢驗(yàn)證明這個設(shè)計切實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉守勇.機(jī)械加工工藝編程和夾具設(shè)計［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.