重卡轉向節尾柄鉆十字孔專用夾具設計

摘要

本文通過常見的重卡轉向節尾柄鉆十字孔的工序專門設計了一種夾具，具有結構簡便，可換性強的優點。經過理論上的分析論證及實際生產檢驗，符合轉向節加工要求。

關鍵字：重卡轉向節 十字孔 可換鉆套 錐面進行定位夾緊 專用夾具

背景

轉向節是汽車轉向橋中的重要零件，承受汽車載荷并帶動前輪繞主銷轉動使汽車轉向。轉向節尾柄十字孔的加工在整個零件加工工藝過程中十分重要，鉆孔工藝主要體現在加工軸線對中性，所以需精度高剛性好的夾具，且轉向節的結構屬于空間異型，常規夾具很難實現加工過程的準確定位。目前相關的夾具很多，但大多有結構過于復雜、成本高、拆裝不便捷、定位困難等缺點，難以大批量生產。本文設計的一種用于重卡轉向節尾柄鉆十字孔專用夾具，可達到加工要求。本文通過方案對比及加工實例給以論證。

1.零件工藝要求分析

轉向節尾柄交叉孔 的工序要求分析：兩孔呈“十”字形分布，屬于交叉孔系。孔徑 由麻花鉆直徑尺寸保證。距離軸端面位置尺寸6mm，兩孔中心線垂直，一孔中心線與軸端扁平面相垂直等要求需要由夾具保證。

2.夾具定位和夾緊方案設計

（1）利用已經粗精加工的 端平面、 外圓和 孔作為定位基準（即一面兩孔定位法），即用 端平面限制3個自由度（兩個轉動自由度，一個移動自由度）， 外圓限制2個自由度（兩個移動自由度），用 孔限制1個轉動自由度。分度則是采用夾具體上兩相差90°的定位孔，利用菱形銷來分度，先鉆 孔，然后將 菱形銷拔出，把工件旋轉90度，在夾具體上設計另一個定位孔，再將菱形銷插入 定位孔內，鉆另一方向 孔。

（2）采用整體結構。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面，由夾具體內孔錐面限制5個自由度，吸取方案一中的菱形銷定位思想，采用菱形銷在 定位限制1個轉動自由度。由于生產綱領為中批大量生產，故采用可換鉆套，防止鉆套需要更換而帶來的不便利用夾具體上的垂直面作為分度裝置,確定兩鉆套的垂直位置, 并利用摩擦力和切削力進行夾緊。

以上兩種方案,均能較好地保證兩孔中心線垂直以及其中一孔中心線垂直于扁平面的要求。

3.夾具方案選擇：

方案1:由于夾具中的定位方式，使得轉向節鉆孔加工成為懸臂梁結構，無輔助支撐會產生振動，降低加工精度；加輔助支撐使得結構復雜化，夾具若采用獨立的夾緊機構，不利于工件裝拆，且在鉆第二孔時對工件重新定位會導致夾具結構復雜，降低生產效率。

方案2：運用工件錐面定位，且用 孔限制轉動自由度。利用夾具體整體垂直面分度，用楔形自鎖來實現工件夾緊，使夾具的整體結構簡化，減輕了夾具重量，便于制造及操作。采用翻轉式鉆模方式，實現一次定位，可完成兩個交叉孔的加工，有效消除二次定位帶來的誤差，采用可換鉆套還可方便地更換鉆套。

經過以上分析對比采用方案二作為鉆 十字形孔的夾具結構方案。

4.夾具結構設計

如圖所示，夾具主要由可換鉆套（包括螺釘）、菱形銷和夾具體共3部分組成。夾具體上兩個基準面A和B作為定位面，保證兩孔中心線的垂直。使用時，將工件錐面C面套入夾具中的定位錐面，在轉向節 工藝孔處由菱形銷導向，并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。將夾具體放至鉆床工作臺面基準面A定位，引導鉆頭通過鉆套1加工 孔，退出鉆頭后翻轉夾具體90°，以基準B定位放至鉆床工作臺面,引導鉆頭通過鉆套2加工另一方向孔 。夾具體鉆套安裝部分采用十字通孔，便于排屑、清理，且整個加工過程無須將夾具在鉆床工作臺上進行安裝，裝卸工件較為簡便。

圖 1夾具體三維造型

圖2 菱形銷

圖3 可換鉆套用螺釘

圖4 可換鉆套

圖5 夾具裝配圖

5.切削力的計算

加工過程中，切削力不可避免，通過計算切削力，驗證加工過程中夾具體的受力。根據文獻[2]表1-13，

6.夾緊力的計算

斜楔升角 ，滿足手動夾緊時的斜楔自鎖條件。

一般鋼件接觸面的摩擦因數 ，

故平面摩擦時作用在斜楔斜面上的摩擦角

根據文獻[2]表1-21，無移動柱塞式斜楔夾緊機構中，對多楔楔面、斜面滑動，

假使原始推力 ，

則斜楔夾緊產生的夾緊力

可滿足使用要求。

圖6 夾具體零件圖

7.結論

在轉向節加工中，十字孔加工為較典型工序，生產類型為中批大量生產。該夾具的設計吸收了翻轉鉆模設計理念，綜合考慮工件結構特點，利用夾具體錐面進行定位和夾緊，采用可換鉆套，在整體結構方面進一步簡化了夾具，滿足了工件的加工精度要求，提高了生產效率, 為中小件交叉孔系的鉆模設計進行了有益的探索。

8.參考文獻

[1] 李凱嶺.機械制造技術基礎[M].北京：清華大學出版社.2010.

[2] 曹巖，白瑀.機床夾具手冊與三維圖庫[M]北京：化學工業出版社.2010.

[3] 卞洪元.機械制造工藝與夾具[M]. 北京：北京理工大學出版社. 2010.

作者簡介

劉秀清，女，1967-3，籍貫：山東陵縣，單位：德州職業技術學院，職稱：副教授，研究方向：機械電子工程