“s”型避障小車曲柄工藝分析與夾具設(shè)計

程章磊 劉 丹 焦林峰

（江漢大學(xué) 機電與建筑工程學(xué)院，湖北 武漢430000）

1 小車曲柄結(jié)構(gòu)設(shè)計

小車通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，由于小車需要適應(yīng)不同樁距的賽道，故小車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)需要具有可調(diào)性，以保證小車軌跡可調(diào)。通過在曲柄上設(shè)計不同孔距的螺紋孔，從而改變曲柄連桿機構(gòu)中曲柄的長度，以實現(xiàn)小車所繞S 型軌跡的周期調(diào)整。曲柄設(shè)計如圖1 所示。

圖1 曲柄

2 小車曲柄加工

2.1 加工工藝分析

2.2 毛坯選擇分析

在機械制造中毛坯一般分為鑄件、鍛件、型材、焊接件等。型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。所加工的零件接近圓柱，所需精度較高，所以選擇棒狀型材。

在材料的選擇上，選擇2A12T4 鋁材，2A12T4 暴露在空氣中時可以在表面迅速形成致密的氧化膜，因為氧化膜的包裹，阻止了內(nèi)部的鋁繼續(xù)與氧氣接觸，防止了繼續(xù)鋁的繼續(xù)氧化，所以這種材料據(jù)有了優(yōu)異的耐腐性蝕和耐磨性。

在毛坯的外形尺寸選擇上，因為零件的設(shè)計尺寸，最大的外圓尺寸為Φ60，所以毛坯選用Φ65 鋁棒。

圖2 零件尺寸

2.3 加工方法確定

該零件柱面較多且加工主線均為圓柱面，尺寸精度要求高，因此應(yīng)先采用先粗車再精車的加工方法加工各端面及圓柱面，如圖2 所示。再通過立式加工中心銑削外形、鉆螺紋底孔并去重。最后對零件進行攻絲及去毛刺，從而完成零件加工。

2.4 定位基準(zhǔn)的分析

定位基準(zhǔn)的選擇合理與否決定零件質(zhì)量的好壞, 對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當(dāng)用夾具安裝工件時，定位基準(zhǔn)的選擇還會影響到夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。在車削工序時采用前后頂尖定位。當(dāng)進行銑削加工的時候，以φ38mm 圓柱面端面為定位基準(zhǔn)面。

2.5 制作工藝卡

根據(jù)加工方法確定、定位基準(zhǔn)分析制作曲柄加工工藝卡，如圖3 所示。

圖3 工藝卡

2.6 夾具設(shè)計

車削加工選用通用夾具三爪卡盤，在銑削工序時，其主要工步為對其φ50mm 圓柱面及環(huán)形去重孔進行外形銑削并鉆各螺紋底孔，而φ38mm 及φ6mm 圓柱面考慮到裝夾深度和直徑都不宜作為裝夾面直接裝夾于三爪卡盤上，因此特設(shè)計專用夾具如圖4 所示。外輪廓與去重加工采用一面兩銷的定位方式，其中“一面”為φ38mm 圓柱面端面，“兩銷”為圓周孔兩對稱孔。裝夾方式如圖4 所示。

圖4 定位方式

2.7 零件加工

零件在銑削工序時，其外形較為復(fù)雜且精度較高，因而宜采用CAM軟件進行自動編程。機床采用FANUC 系統(tǒng)，編制零件的部分程序如圖5 所示。

基于以上程序加工出的零件如圖6 所示。

3 結(jié)論

通過對曲柄毛坯選擇分析、加工工藝的分析，加工方法的確定，定位基準(zhǔn)的分析，制定出了合理的工藝規(guī)程，并對其中某一工序進行了結(jié)構(gòu)合理緊湊的夾具設(shè)計，編制出相應(yīng)的數(shù)控加工程序，最終加工出了合格的零件，其工藝可為其他相關(guān)零件作為參考。

圖5 部分加工程序

圖6 加工實物