主減速器殼車外圓夾具研制

徐魯冰 周旭 陳玉麟 吳祖國

1.湖北汽車工業學院機械工程學院 2.東風德納車橋公司制造工程部十堰工藝科

汽車主減速器殼（也稱為主減速器殼梁）是汽車底盤的重要構件之一， 汽車主減速器殼屬于汽車重要的零部件，需要承受較大且復雜的載荷和應力[1-2]，結構復雜，孔和面位置度要求較高。由于汽車生產的多品種、高節拍、大批量的特性，汽車裝備制造業也朝著柔性、高效、高精、智能方向發展[3]。

為了適應主減速器殼大批量生產要求， 保證主減速器殼車外圓精度要求，提高主減速器殼生產效率，本文研制了主減速器殼車外圓夾具。

1 主減速器殼車外圓工序要求

主減速器殼采用鑄造成型方法，壁厚不均勻，形狀復雜，殼體采用的是QT450-10A 材料，具有較高的剛度、抗拉和抗壓強度和良好的抗振性[4-5]。

主減速器殼車外圓加工示意圖如圖1 所示，外圓主要采用車削加工，位置很難保證。由于主減速器殼的體積較大，且較重，采用立式車床進行加工。

圖1 主減速器殼車外圓示意圖

本設計采用一面兩銷的定位方式，定位平面選擇主減速器殼最大的已加工端面，定位孔為大端面上兩個距離較遠且精度較高的孔，兩定位銷為一個圓柱銷、一個菱形銷。

主減速器殼屬于箱體類零件，體積較大，且較重，裝夾困難。為便于工件準確定位，夾緊力作用方向使工件變形最小，夾緊方向與主減速器殼定位表面方向垂直。夾緊點落于支撐元件相應范圍內，在支撐元件相應范圍內剛性較好。

為了適應大批量生產要求，提高生產率，便于裝夾工件，因此可采用液壓進行工件定位和夾緊，可實現裝夾過程方便快捷。

2 夾具的工作原理

液壓系統具有結構緊湊、使用靈活、安全可靠、液壓驅動體積小、驅動力大等優點[6]。采用液壓夾緊的夾具裝配圖如圖2 所示。

夾具的工作原理為：檢查夾具在工作臺中的位置；豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向下縮回，頂板和3 個豎直的夾緊塊向下縮回；3 個水平推桿不再受油缸活塞桿推力作用，3 個豎直安裝的轉臂在彈簧推力作用下逆時鐘方向旋轉，3 個水平安裝的定位板在彈簧推力作用下向外縮回，便于主減速器殼的安裝；將主減速器殼的定位平面朝上，用旋臂吊將主減速器殼放到夾具內，下端面與3 個豎直的夾緊塊接觸，3個豎直的夾緊塊支撐主減速器殼，同時將兩定位銷分別放入主減速器殼的兩定位孔中；豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向上伸出，活塞桿推動3 個可轉動的滾子，3 個水平推桿在受活塞桿推力作用下向外移動，從而使豎直安裝的轉臂克服彈簧力順時針方向轉動，推動3 個水平安裝的定位板向里面移動，3 個水平安裝的定位板到位后，活塞桿推動頂板和3 個豎直的夾緊塊向上移動，使主減速器殼的定位平面與3 個水平定位板貼緊，完成主減速器殼的平面定位；3 個夾緊塊處于夾緊狀態，完成主減速器殼的定位和夾緊；操作立式車床，完成主減速器殼的外圓加工等工藝，加工完成后，豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向下縮回，頂板和3 個豎直的夾緊塊向下縮回，3 個水平推桿不再受油缸活塞桿推力作用，3 個豎直安裝的轉臂在彈簧推力作用下逆時鐘方向旋轉，3 個水平安裝的定位板在彈簧推力作用下向外縮回，便于主減速器殼的裝卸；用旋臂吊將主減速器殼吊離夾具。至此完成了第一件主減速器殼的安裝、定位、夾緊、加工、松開和吊離；后面的主減速器殼都可按前述的安裝、定位、夾緊、加工、松開和吊離進行車外圓工作。

圖2 夾具裝配圖

3 夾具主要結構的特點

夾具采用一面兩定位銷定位，工作時要保證兩定位銷的尺寸精度和位置精度。兩定位銷的高度是工件夾緊后的定位高度與夾緊時工件的移動距離之和，夾緊時工件的移動距離不要太長，只要3 個水平定位板水平向內移動時不與工件產生干涉就行。

平面定位及豎直夾緊原理如圖3 所示。采用一個豎直油缸進行聯動定位和夾緊；3 個水平定位板分別由3 個水平安裝的推桿控制伸縮，要保證由3 個水平定位板底平面組成的平面對工作臺的平行度，從而保證定位精度；轉臂與定位板、推桿與轉臂之間采用圓柱面與平面接觸，相當于兩個凸輪機構，可減少構件個數，從而精簡機構；定位板采用壓縮彈簧回位，也能使機構簡單；活塞桿與水平推桿之間采用滾子連接，用滾動摩擦代替滑動摩擦，由于滾動摩擦系數比滑動摩擦系數小得多，從而可減少能量損失，增加機構的傳動效率；活塞桿與頂板之間采用圓柱面與平面接觸，可以使3 個豎直的夾緊塊同時受到頂板向上的推力，能同時3 個點均勻地夾緊主減速器殼，保證各夾緊點的夾緊力均衡。在豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向下縮回狀態下，3 個豎直的夾緊塊與頂板之間留有較大間隙，保證豎直安裝的夾緊油缸活塞桿向上伸出，3 個推桿到達最外位置，即3 個定位板到達最里位置后，頂板才開始頂壓3 個豎直的夾緊塊，這樣3 個水平定位板水平向內移動時不會與工件產生干涉。

圖3 平面定位及豎直夾緊原理

夾具在立式車床上安裝好后如圖4所示。主減速器殼在夾具中進行定位和夾緊如圖5 所示。

圖4 夾具安裝圖

圖5 主減速器殼定位和夾緊圖

夾具采用液壓夾緊機構夾緊，結構簡單，夾緊可靠。目前，該夾具已用于生產，不僅能滿足主減速器殼的大批量生產要求，而且取得了良好的經濟效益。大大降低了操作人員的勞動強度，提高了生產效率，滿足了操作的高速、高效和可靠的要求。

4 結語

本文根據大批量生產要求和主減速器殼加工特點，研制了主減速器殼車外圓夾具，已經成功應用于生產實踐中，完全滿足了主減速器殼加工要求，并且具有可靠的加工性能和穩定的加工精度。在確保主減速器殼的加工質量同時，提高了加工效率，縮短了輔助時間，減輕了勞動強度。