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)是汽車底盤系統(tǒng)中對的重要部件，通常會采用工藝分散的方式進行加工，工序過程為：粗車半精車、磨削、粗銑精銑、鉆孔、鉸孔、攻絲，有多道工序需要用到專用的夾具。

下面是一些夾具實物圖

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圖1

圖2

圖3

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圖4

圖5

看完這些加工和實物可知，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，所以需要設(shè)計專用的夾具實現(xiàn)在加工過程中的準確定位和夾緊。接下來我們主要針對如下圖6所示的整體式轉(zhuǎn)向節(jié)，提出合理的加工方案，并設(shè)計銑面鉆孔的夾具。

圖6 整體式轉(zhuǎn)向節(jié)

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一、轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝分析

如圖6所示轉(zhuǎn)向節(jié)第二個工序設(shè)計夾具，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M8的螺紋孔，有效螺紋深度為13mm；2個Φ12.3的通孔；2 個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

二、轉(zhuǎn)孔銑面夾具的設(shè)計

2.1 定位基準與夾緊方案的確定

由于在進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，限制工件的4個自由度，同時利用轉(zhuǎn)向節(jié)長彎臂做為粗定位基準，限制工件其余的2個自由度。采用翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，通過螺旋杠桿夾緊裝置進行夾緊。

2.2 夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計

設(shè)計的銑面打孔夾具結(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 對夾具的零件圖進行三維建模，并且利用 Pro /E 中的虛擬裝配功能對夾具進行虛擬裝配，虛擬裝配圖如圖9所示。通過三維建模設(shè)計者可以更有效的了解空間情況，進行空間布局，同時節(jié)省了對于零件的繪制時間，在實體修改時，裝配件可以隨實體位置變化而變化，而且不通過實際生產(chǎn)調(diào)試就可在設(shè)計過程中檢測出零件之間是否存在干涉等問題。

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算

3.1 夾具夾緊力的計算

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)生移動或振動。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要而不可缺少的組成部分，夾緊裝置設(shè)計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和工作效率、減輕勞動強度都有很大的影響。

圖10 壓板夾緊工件受力圖

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

（1）鉆銷所需夾緊力為:W = kM/a( f1 + f2 )；

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

圖11螺旋杠桿夾緊機構(gòu)受力分析

3.2 定位誤差分析

在加工過程中，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、對刀誤差、加工方法誤差等，這些誤差之和不能超過工件的誤差要求。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是基準位移誤差ΔY和基準不重合誤差ΔB的總和，即：ΔD = ΔY + ΔB。

圖12 基準位移誤差

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

（2）如圖12所示，基準位移誤差ΔY=（Dmax－d0min）/2。

通過計算可知，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。針對乘用車（小轎車）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

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，在加工過程中，可以減輕操作者的勞動強度，并能提高生產(chǎn)效率及加工精度，對類似復(fù)雜零件的加工具有一定的指導(dǎo)性。

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