告訴你像轉(zhuǎn)向節(jié)這樣的空間異形件如何夾持

一往冇前

轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)中對(duì)的重要部件，通常會(huì)采用工藝分散的方式進(jìn)行加工，工序過(guò)程為：粗車(chē)半精車(chē)、磨削、粗銑精銑、鉆孔、鉸孔、攻絲，有多道工序需要用到專(zhuān)用的夾具。

下面是一些夾具實(shí)物圖

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圖1

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圖2

圖3

圖4

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圖5

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看完這些加工和實(shí)物可知，轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于空間異形件，其加工部位空間方位多、孔系件的位置度要求嚴(yán)，所以需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的夾具實(shí)現(xiàn)在加工過(guò)程中的準(zhǔn)確定位和夾緊。接下來(lái)我們主要針對(duì)如下圖6所示的整體式轉(zhuǎn)向節(jié)，提出合理的加工方案，并設(shè)計(jì)銑面鉆孔的夾具。

圖6 整體式轉(zhuǎn)向節(jié)

一、轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝分析

如圖6所示轉(zhuǎn)向節(jié)第二個(gè)工序設(shè)計(jì)夾具，在第一道工序加工完轉(zhuǎn)向節(jié)軸相關(guān)尺寸以及螺紋 孔M8和Φ12.3的通孔所在平面后的工序，這一工序所需加工尺寸如圖7所示，主要加工尺寸有: 2 個(gè)M8的螺紋孔，有效螺紋深度為13mm；2個(gè)Φ12.3的通孔；2 個(gè)Φ12的通孔；銑Φ12通孔所在的平面，表面粗糙度要求為 Ra6.3。

圖7 轉(zhuǎn)向節(jié)加工尺寸要求

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二、轉(zhuǎn)孔銑面夾具的設(shè)計(jì)

2.1 定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定

由于在進(jìn)行此工序加工之前已經(jīng)完成轉(zhuǎn)向節(jié)軸相關(guān)尺寸以及螺紋孔的加工。所以選用尺寸為Φ34.90的軸段外圓面和螺紋孔M8和Φ12.3通孔所在平面做為精定位基準(zhǔn)，限制工件的4個(gè)自由度，同時(shí)利用轉(zhuǎn)向節(jié)長(zhǎng)彎臂做為粗定位基準(zhǔn)，限制工件其余的2個(gè)自由度。采用翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺旋杠桿夾緊裝置進(jìn)行夾緊。

2.2 夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的銑面打孔夾具結(jié)構(gòu)如圖8所示，夾具主要由底板1、翻轉(zhuǎn)平板2、夾緊臂5、螺桿14、定位銷(xiāo)12、壓桿16等組成。

圖8 夾具結(jié)構(gòu)

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2.3 夾具結(jié)構(gòu)的三維建模

利用 Pro /E 對(duì)夾具的零件圖進(jìn)行三維建模，并且利用 Pro /E 中的虛擬裝配功能對(duì)夾具進(jìn)行虛擬裝配，虛擬裝配圖如圖9所示。通過(guò)三維建模設(shè)計(jì)者可以更有效的了解空間情況，進(jìn)行空間布局，同時(shí)節(jié)省了對(duì)于零件的繪制時(shí)間，在實(shí)體修改時(shí)，裝配件可以隨實(shí)體位置變化而變化，而且不通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試就可在設(shè)計(jì)過(guò)程中檢測(cè)出零件之間是否存在干涉等問(wèn)題。

圖9 銑面鉆孔夾具的虛擬裝配

三、夾具夾緊力與誤差分析計(jì)算

3.1 夾具夾緊力的計(jì)算

夾緊的目的，是保證工件在夾具中的定位，不至于因加工時(shí)所受到切削力、重力或伴生力( 離心力、慣性力、熱應(yīng)力等) 的作用而產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要而不可缺少的組成部分，夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)于提高夾緊的精度和工作效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響。

圖10 壓板夾緊工件受力圖

由于轉(zhuǎn)向節(jié)體積較小。重量較輕，所以在計(jì)算夾緊力可以不考慮轉(zhuǎn)向節(jié)的重力，且在銑銷(xiāo)時(shí)所需夾緊力較小，所以主要考慮鉆銷(xiāo)時(shí)的夾緊力。在鉆銷(xiāo)時(shí)工件受力情況如圖10所示。

（1）鉆銷(xiāo)所需夾緊力為:W = kM/a( f1 + f2 )；

（2）在夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用螺旋杠桿夾緊裝置，夾緊力 W1 按下式計(jì)算:W1 = L1/L2·Qη。

圖11螺旋杠桿夾緊機(jī)構(gòu)受力分析

0 o) M2 M/ c8 f; Z1 ~

3.2 定位誤差分析

在加工過(guò)程中，產(chǎn)生誤差的因素有很多，例如定位誤差、夾具誤差、安裝誤差、對(duì)刀誤差、加工方法誤差等，這些誤差之和不能超過(guò)工件的誤差要求。在一般情況下，為了保證加工精度，一般規(guī)定定位誤差不超過(guò)工件加工公差T的1/5～1/3，即ΔD≤( 1/5－1/3) T，定位誤差ΔD是基準(zhǔn)位移誤差ΔY和基準(zhǔn)不重合誤差ΔB的總和，即：ΔD = ΔY + ΔB。

圖12 基準(zhǔn)位移誤差

（1）根據(jù)所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)可知，工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均為尺寸為34. 90的軸段的中心線(xiàn)，所以基準(zhǔn)不重合誤差 ΔB= 0；

（2）如圖12所示，基準(zhǔn)位移誤差ΔY=（Dmax－d0min）/2。

通過(guò)計(jì)算可知，定位誤差小于加工誤差的1/5，所以該夾具的精確度可以保證零件的加工精度要求，可以實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)向節(jié)大批量、高效、高精度的生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)向節(jié)夾具方案

異性件夾持主要考慮的事定心和夾持穩(wěn)定性，仿型夾持才是最好的。針對(duì)乘用車(chē)（小轎車(chē)）的轉(zhuǎn)向節(jié)夾具方案：

工序轉(zhuǎn)向節(jié)OP-10

工序轉(zhuǎn)向節(jié)OP-20

工序轉(zhuǎn)向節(jié)OP-30

結(jié) 語(yǔ)

該銑面鉆孔夾具結(jié)構(gòu)合理，定位誤差小，適用于轉(zhuǎn)向節(jié)這種批量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間異型件的加工，在加工過(guò)程中，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，并能提高生產(chǎn)效率及加工精度，對(duì)類(lèi)似復(fù)雜零件的加工具有一定的指導(dǎo)性。

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