支架車具的設計改進

譚宏博，李欣，任曉娟

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710200）

支架車具的設計改進

譚宏博，李欣，任曉娟

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710200）

∶在傳統的機械制造行業中，使用自動化夾具來替代傳統手動夾具已成為行業發展的趨勢。自動化夾具較高的穩定性及裝夾效率，很好的滿足了企業提高產品質量和生產效率目的。

∶自動化；夾具；效率

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.079

CLC NO.: U468.2+2Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-228-03

引言

近日，國務院發布了“中國制造2025”發展綱要，為全面提升制造能力指明方向，自動化及智能化的應用程度會越來越高。傳統機加行業中產品的加工主要是靠手動夾具進行生產，手動夾具不但裝夾效率低下，且工人操作的勞動強度高。自動化夾具的應用能大幅度提升裝夾效率，人員在裝夾過程中的勞動強度明顯減弱。自動化夾具目前常用的主要有液壓夾具、氣動夾具，通過液壓和氣動元件來實現產品的定位、夾緊及加工完成后產品推出等系列動作。本文通過一種雙聯橋用平衡軸支架的夾具改進設計來說明液壓夾具的設計。

1、產品零件說明

平衡軸總成的作用是使中、后橋上下跳動的間隙增大，滿足車輛在任何路況下行駛，并使得車輪能充分落地，以提供充足的抓地力，保證車輛的正常運行。其中支架是平衡軸總成的重要承力部件，它的加工質量對總成的質量有著直接的關系。

產品零件為重型載重車輛用平衡軸支架，產品實物如圖(1)所示。

圖1　產品實物圖

2、現有夾具存在問題及原因分析

現有夾具加工內容示意圖及定位方式見圖2。

從圖2中得知，零件的加工內容為立式車床加工內孔及端面，保證尺寸φC、L及L1。工件的定位方式為：大底面限制3個自由度，側底面限制2個自由度，小側面限制1個自由度。

圖2　零件定位原理及加工內容

現有夾具實物見圖3，該工裝主要存在問題為：

（1）夾具為手動夾緊，工人勞動強度大且夾緊速度慢；

（2）盡管工件定位在理論上限制了6個自由度，但是因為加工切削力及夾緊力的方向等共同因素，工件定位不穩定，產品易發生質量問題，如φC、L及L1超差，造成后續工序加工困難；

（3）夾緊力施加方向易造成工件側底面定位不可靠，且存在安全隱患。

圖3　原有工裝實物

3、夾具的改進設計

3.1零件的加工內容

由零件的在本工序的加工示意圖見圖2可知，加工內容為：加工內容為：車端面、粗精鏜內孔及倒角，保證尺寸φC、L、L1及C×45°。

3.2夾具改進措施

為了解決原有夾具存在的問題，我們有針對性的做出了如下改進：

（1）新方案采用自動化設計方案，工件的預定位、支撐及夾緊均采用液壓為動力，來實現工件的定位及夾緊。夾具使用機床為立式車床，工件與夾具同時旋轉，夾具需具備保壓功能。

（2）在夾緊上，我們在原有夾具基礎上增加了3個夾緊點，使工件獲得充足的加持力，以保障工件在加工過程中不出現松動。

（3）在增加了夾緊點之后，工件雖然獲得了充足的夾持力，但也增加了工件被壓變形的風險，為此我們在懸空的壓緊點下布置了相應的浮動支撐來防止工件受壓變形。

（4）為了改善工件側底面定位不可靠的問題，我們減小了測底面的定位面積，應用三點在一個平面上的基本原理，我們設置了三個固定支撐點，設置了1處浮動支撐點來解決該問題。

改進后夾具的定位及夾緊方案示意圖見圖（4）。

圖4　夾具改進方案示意圖

3.3夾具應具備的動作

為了實現工件在夾具上的定位及夾緊，工裝需要通過三組動作來實現，且各動作之間有先后順序，才能確保工件被準確定位及夾緊。動作內容及順序如下：

動作一：工件吊裝至工裝后，圖4中主視圖的兩處壓緊點先動作，實現工件的預定位；

動作二：圖4中側視圖的所有浮動支撐撐出，與工件各點接觸；

動作三：圖4中側視圖的三處壓緊點壓緊。

3.4夾具中用到的液壓元件功能簡介

（1）減壓閥：減壓閥可以用來減壓、穩壓，將較高的進口油壓降為較低而穩定的出口油壓，可局部減少回路內部的油壓。

（2）順序閥：順序閥用于控制同一回路上工件夾緊器與工件支撐器的先后動作。

（3）調速閥：通過調節調速閥可控制該油路的執行元件的速度。

（4）蓄能器：可抑制在切斷油壓源后因溫度變化而引起的回路壓力變化，常用于需要具備保壓功能的夾具，與保壓閥配合使用。有彈簧式及氮氣式兩種，在本例中選用的為彈簧式。

（5）保壓閥：可簡單聯接雙動油缸，并在切斷油壓源后也能保證較長時間保持夾緊回路壓力無泄漏，常與蓄能器配合使用。

（6）夾緊器：有旋轉式、杠桿式、直線式等用于工件的夾緊。

常用液壓元件以標準化，且有專業的生產廠家供應。需要時可根據實際需求，在各供應商提供的選型樣本上選擇相應的型號。

3.5夾具的液壓原理圖

通過液壓工裝的動作及液壓元件的功能，我們繪制出了該夾具的液壓原理圖如圖5。

圖5　液壓原理圖

3.6改進后夾具成品驗證

我們將改進后的夾具制造完成后進行了驗證，制造完成的成品工裝見圖6所示。

圖6　制造完成的成品工裝

經過驗證，改進后的夾具人員勞動強度明顯減輕，裝夾效率提高3倍，加工產品檢測符合圖紙要求。

4、結束語

通過對原有夾具的技術改造來實現夾具的自動化，提高產品質量和效率是一種可行的技術手段，為我們在后續的改進和應用中積累了豐富的經驗。

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Design improvement of support vehicle

Tan Hongbo, Li Xin, Ren Xiaojuan
(Shaanxi Heavyduty Axle Co., LTD, Shaanxi Xi'an 710200)

In the traditional mechanical manufacturing industry, Using automated jig to replace the traditional manual fixture to become thedevelopment of the industry. Automation equipment of high stability and efficiency of the clamping well satisfy the purpose of the enterprise to improme product quality and production efficiency.

Automation; Fixture; Efficiency

∶U468.2+2

∶A

∶1671-7988 (2016)09-228-03

譚宏博（1983-），男，就職于陜西漢德車橋有限公司寶雞分公司，主要研究方向工裝、模具、非標設備、輔具的設計，工藝過程開發、制造現場的技術服務等。