支座銑平面夾具研制

田由甲 伍英 王柯錦 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

汽車支座是汽車構件之一，孔和面的位置度要求較高。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[1]。為了適應支座批量生產要求，保證支座銑平面精度要求，提高支座生產效率，本文研制了支座銑平面夾具。

1 支座銑平面工序要求

支座零件的主要作用是支承，支座采用鑄造成型方法,零件圖如圖1所示，三維圖如圖2所示，零件模型如圖3所示。

圖1 支座零件圖

圖2 支座三維圖

圖3 支座模型

支座的主要幾何元素為安裝孔、安裝底面，因為這是與其他零件直接接觸和連接的表面，所以對加工及加工精度要求較高。支座的安裝孔的內表面必須要有足夠的粗糙度才能保證零件的加工要求，同時必須相對于安裝底面要有較高的垂直度，因為支承孔的軸線與底面的定位有很大的關系。同時安裝底面要有足夠的粗糙度才能保證與安裝孔軸線的垂直度。支座為鑄造結構，主要起到固定連接的作用。

將零件的加工分散成多道工序進行，各道工序加工內容較少，但是工藝路線就會顯得較長。其優勢是加工前期需要準備的工作量很小，產品的更換是很容易的。但是可能會造成設備以及工人數量的增加，生產管理會較為復雜。

選擇精基準的出發點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置的精度，以及定位安裝的準確方便。選擇精基準應遵循以下原則：①基準重合原則；②基準統一原則；③互為基準原則；④自為基準原則；⑤便于安裝原則。精基準選擇時，一定要保證工件的夾緊穩定可靠，夾具結構簡單、操作簡便。

夾具設計保證了零件的加工質量，改善了勞動條件，提高了生產率，降低了成本。（1）夾具功能組合化、可調化：擴大使用范圍，使其實現經過快速調整后即可加工同一類型的工件，以避免專用夾具在產品和工藝一有修改就不能繼續使用的矛盾，且解決了不能重復使用夾具的報廢問題。按照發展循環經濟和改善資源環境的思路，使專用夾具實行組合化的原則，用少數原件能組合成新的夾具以滿足多種加工需要；（2）傳動高效化、自動化：減少夾緊輔助時間和減輕工人勞動強度；（3）夾具結構標準化、板塊化：使一部分零部件能在各類專用夾具上通用，促使夾具的設計、制造、裝配工作簡化，從而縮短生產準備周期，降低單位產出能耗。

支座銑平面加工示意圖如圖4所示，平面采用銑削加工。為了便于工件裝卸，采用立式銑床進行加工。由于銑削加工銑刀刀齒的切入和切出形成沖擊，銑削加工過程中容易產生振動，在設計銑床夾具時，應保證夾具有較好的剛度。所以設計銑床夾具時，采用一面一線一點的定位方式，定位平面選擇選支座最大的端面，限制一個移動、兩個轉動自由度，側面定位限制一個移動、一個轉動自由度，前定位點限制一個移動自由度；實現零件的完全定位。

圖4 支座銑平面示意圖

支座屬于箱體類零件，裝夾較困難。為便于工件準確定位，夾緊力作用方向應使工件變形最小，夾緊方向與支座定位表面方向垂直。夾緊點落在支撐元件相應范圍內，在支撐元件相應范圍內夾緊保證剛性較好。為了減輕工人勞動強度，提高生產率，保證安全生產，在大批量生產中往往采用機動夾緊，常用動力裝置有氣壓、液壓、氣液聯合、電動、電磁、真空等為了適應批量生產要求，提高生產率，便于裝夾工件，采用氣動進行工件夾緊，可實現裝夾過程方便快捷，且夾緊牢固可靠。采用的氣缸如圖5所示。

圖5 氣缸模型

2 夾具的工作原理

氣動系統具有結構緊湊、使用靈活、安全可靠的優勢，氣動驅動體積小，是機械加工常用的夾緊機構[4]。采用氣動夾緊的夾具裝配圖如圖4所示。

夾具的工作原理為：在銑床夾具體的底面上設置定位鍵，用定位鍵保證夾具在機床工作臺中的相對位置，同時保證銑床夾具加工時的定向精度。在銑削加工過程中定位鍵可承受銑削產生的扭轉力矩，從而減輕夾具螺栓的負荷，加強夾具在夾緊過程的穩固性。在銑床夾具體上開有螺栓槽，并用T形螺栓把夾具固定在工作臺上，確定夾具在工作臺中的位置；前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向后縮回，滑柱向后縮回，滾輪不受力，滑塊和壓板不受力；將支座的定位平面朝下，將支座放到夾具內，下端面用4個豎直的定位塊支撐，側面與側面的定位塊定位，同時前定位限制支座的一個移動自由度；前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向前伸，滑柱向前伸，滑柱的斜面壓緊滾輪，滾輪受力，推動滑塊和壓板向左移動，壓板可繞著滑塊轉動，從而保證壓板的兩個壓緊點受力均勻，且同時夾緊；2個夾緊點處于夾緊狀態，完成支座的定位和夾緊；操作立式銑床，完成支座的平面加工工藝，加工完成后，前后安裝的夾緊氣缸活塞桿向后縮回，滑柱向后縮回，滾輪不受力，滑塊和壓板不受力，便于支座的裝卸；最后將支座卸離夾具，至此完成了第一件支座的安裝、定位、夾緊、加工、松開和卸離。后面的支座都可按前述的安裝、定位、夾緊、加工、松開和卸離進行銑平面工作。

3 夾具主要結構的特點

夾具采用一面一線一點的定位方式定位，夾緊原理如圖4所示。采用一個前后安裝的夾緊氣缸進行夾緊。滑柱和滑塊只能直線移動，滑柱的斜面壓緊滾輪，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，提高機構的傳動效率。壓板可繞著滑塊轉動，從而保證壓板的兩個壓緊點同時夾緊、受力均勻，從而精簡了壓緊機構。

夾具采用氣動夾緊機構夾緊，結構簡單，夾緊可靠。目前，該夾具已用于生產，不僅能滿足支座的批量生產要求，而且取得了良好的經濟效益。其降低了操作人員勞動強度，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

根據批量生產要求和支座加工特點，本文研制了支座銑平面夾具，且已經成功應用于生產實踐中，完全滿足支座加工要求，并且具有可靠的加工性能和穩定的加工精度，其在確保支座加工質量的同時，也提高了加工效率，減輕了勞動強度。