車削制動蹄摩擦片液壓夾具的方案分析

■ ■長春科技學院 （吉林長春 130600） ■劉振利 劉 剛 朱曉剛

■ 東北工業集團吉林東光奧威汽車制動系統有限公司 （吉林長春 130012）

制動蹄摩擦片是汽車剎車系統中的部件，由于其自身結構特點，在車削摩擦片的時候，其安裝和夾緊方式有一定的不便之處，特別是大批量生產時，以往多數采用的是手動夾緊，大大影響了工作效率，有時裝夾時間甚至大于加工時間。針對這種情況，有必要設計一種定位準確、便于安裝及能夠自動夾緊的夾具。

1. 產品特點及裝夾問題分析

圖1是汽車剎車系統中制動蹄總成結構，制動蹄總成的總體結構為類似半圓形結構，由蹄鐵、筋板和摩擦片組成。蹄鐵里面是上下兩塊筋板，筋板的兩端有直徑不相等的圓弧，每個筋板上有兩個相同的通孔。蹄鐵的外圓是一層耐磨材料的摩擦片，該摩擦片裝到蹄鐵外圓上之后，需要對其進行車削加工。由于考慮到產品質量和尺寸，車削工序采用立式數控車床加工。

定位方式：該產品筋板兩端的圓弧為加工后的尺寸，并且摩擦片的外圓有一定的精度要求，所以要采用兩個圓弧面作為定位面。

圖1 制動蹄總成示意

夾緊方式：該工件的車削難點在于夾緊方式，由于是半圓結構，并且摩擦片幾乎是全覆蓋在蹄鐵外圓面上的，不便于夾緊結構的設計。在筋板上有兩個孔(兩個孔對圓心距離不相等），可以利用這兩個孔，經過一些機構的轉換，來實現對工件的夾緊。

2. 具體實施方案

本方案主要提供一種用于制動蹄摩擦片車削加工自動夾緊夾具，制動蹄摩擦片在裝夾夾緊的時候，將兩個制動蹄相對安裝在夾具上，通過車床主軸內的液壓缸拉動夾具上的壓板，經過中間的斜鐵和連桿機構的轉換，改變力的方向后，夾緊工件，完成產品的切削加工。

夾具結構及工作狀態如圖2～圖9所示，夾具底板下面安裝有3塊等高的墊塊，同時，在相應位置上安裝有4個相同的支撐座（見圖4），支撐座上裝有圓柱銷，夾具底板上安裝有一塊T形槽底座（見圖5），一個大孔定位柱和兩個小孔定位柱，在兩個小孔定位柱中間裝有頂塊，4個T形滑塊（見圖6）分別裝在T形槽底座的兩個T形槽內，可以分別在T形槽內滑動，兩個斜鐵壓塊（見圖6）裝在T形滑塊上，壓板通過長柱銷裝在斜鐵壓塊上。在壓板中間穿過一個拉桿，拉桿上端由上螺母、下螺母鎖緊，下端通過拉桿聯接銷聯接在聯接桿上一端。聯接桿另一端通過聯接桿銷和立柱聯接，立柱裝在夾具底板下面。主軸拉桿上端通過主軸拉桿銷與聯接桿聯接（見圖7），另一端通過螺紋安裝在車床主軸內的液壓缸推桿里。4個拉緊爪（見圖5）由4個活動銷分別和4個T形滑塊聯接，4個固定銷分別穿過4個拉緊爪的鍵槽孔，和T形槽底座上的4個固定座聯接。

之所以設計主軸拉桿和聯接桿的結構，是由于壓板中心和車床主軸不同心，也就是聯接桿的軸心和夾具回轉中心不同心，通過該結構轉換后可以保證壓板作用在斜鐵壓塊上的力盡可能相等，從而保證經過T形滑塊作用在4個拉緊爪上的力相等。

在車削制動蹄摩擦片時，將該套夾具安裝在車床主軸臺面上，找正夾具（工件）回轉中心與車床主軸同軸，夾具處于松開狀態（見圖3）。工件（制動蹄摩擦片）裝到夾具上之前，先將兩個拉桿銷（見圖8，為了便于安裝，拉桿銷兩端通用）分別串到工件上筋板1孔、下筋板2孔里，然后將兩個工件分別從夾具外側裝到夾具上（見圖9），工件下邊緣置于支撐座的圓柱銷上（見圖7），工件的大半圓弧與大定位柱上定位面、下定位面接觸，小半圓弧和定位柱上定位面、下定位面接觸，完成定位。

3. 工作過程

按動液壓夾緊時，主軸拉桿在液壓拉力作用下向下運動，帶動接桿繞著聯接桿銷向下旋轉，拉桿在聯接桿帶動下，拉著壓板向下運動。壓板經過長柱銷作用到斜鐵壓塊上，斜鐵壓塊在壓力作用下，斜鐵壓塊斜面和T形滑塊斜面相互作用，T形滑塊在T形槽內向外（遠離工件圓心方向）運動，拉緊爪在T形滑塊的作用下，繞著鍵槽孔內的固定銷向著工件上的拉桿銷方向旋轉運動，直到拉緊爪半弧面與拉桿銷接觸，4個拉桿銷在拉緊爪向工件內拉緊力的作用下，將工件拉緊，完成工件的定位夾緊（見圖9）。即可對制動蹄外表面上的摩擦片進行切削加工。

圖2 夾具三維軸測圖

圖3 夾具松開狀態俯視

圖4 支撐座示意

圖5 拉緊爪和T形槽底座的示意

圖6 斜鐵壓塊、T形滑塊及裝配示意

圖7 夾具剖視

圖8 拉桿銷

圖9 夾具夾持工件示意

松開工件時，按動液壓松開時，主軸拉桿經過聯接桿帶動拉桿向上運動，拉桿帶動壓板向上運動，斜鐵壓塊向上運動，斜鐵壓塊的T形凸臺和T形滑塊的T形槽之間相互作用，帶動T形滑塊向里側運動，同時帶動拉緊爪向里側運動。拉緊爪繞著鍵槽孔內的固定銷向遠離拉桿銷的方向旋轉，拉緊爪半圓弧位置處于向下、向外運動，離開拉緊爪，運動到松開位置，此時可以卸下工件，拔出工件筋板上的拉桿銷，完成工件加工，夾具處于松開狀態（見圖3）。

該夾具的優點在于利用斜鐵和連桿機構的轉換，改變力的方向后，采用液壓夾緊代替手工夾緊，工件夾緊更穩定，裝夾效率更高，減少裝夾時間，提高了產能。該夾具除了用于制動蹄摩擦片的車削加工外，在具有半圓特征產品的外圓車削加工，或其他需要將軸向夾緊力轉換為徑向夾緊力的場合也可以提供借鑒作用。