■新興重工湖北三六一一機(jī)械有限公司 （襄陽 441002） 劉映泉 宋 霞 殷 杰

1.飛輪殼類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要技術(shù)要求

圖1是兩種飛輪殼的三維實(shí)體模型圖，飛輪殼是發(fā)動機(jī)的一個關(guān)鍵部件，通過齒輪室面一側(cè)與發(fā)動機(jī)相聯(lián)接，通過盆口一側(cè)與變速器聯(lián)接，這樣就實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與變速器的有效聯(lián)接，通過它的變化，同樣的發(fā)動機(jī)可以搭載于不同的汽車，飛輪殼形體復(fù)雜，具有多孔系，薄壁，形似盆狀，鑄件加工主要包括與齒輪室配合平面及其孔系、盆口及盆口一側(cè)孔系、盆狀結(jié)構(gòu)周邊平面及其孔系。由于工件個體尺寸偏大，未注壁厚6mm，工件的剛性差，加工時易變形，屬難加工零件，因此飛輪殼加工具有嚴(yán)格的精度要求。如：主要安裝孔（止口、銷軸孔）尺寸公差等級一般為IT8～I(xiàn)T9，表面粗糙度值Ra＝1.6μm，相對位置公差等級IT7～I(xiàn)T8，主要裝配面（發(fā)動機(jī)安裝面、變速器安裝面）平面度公差為0.1mm，表面粗糙度值Ra＝3.2μm，主要安裝孔與裝配面垂直度＜0.1mm，其中作為安裝基準(zhǔn)的銷軸孔對裝配面的垂直度僅有0.02mm。

2.飛輪殼生產(chǎn)的制造過程

飛輪殼選用的材料主要有QT450-10、ZL111-F、HT250或者RUT380等，對于黑色金屬，我公司選用的是QT450-10，有色金屬則是ZL111-F，每種飛輪殼選用什么材質(zhì)，主要取決于客戶的要求。我公司球鐵飛輪殼，金屬型鑄造，鑄造后進(jìn)行人工時效處理（升溫570℃～590℃，保溫4h，以30℃/h降至250℃出爐空冷）、拋丸及表面涂裝處理，進(jìn)入機(jī)械加工程序（見附表）。

由于飛輪殼的品種多，除少數(shù)幾個產(chǎn)品的批量較大外，大部分規(guī)格的產(chǎn)品都屬小批量生產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)兩天就得換型，要及時消化客戶的訂單，減少產(chǎn)品轉(zhuǎn)換帶來的損失，合理設(shè)計(jì)夾具，確保夾具的通用性是必須的，或者盡可能縮短夾具切換所需時間。

附表所表達(dá)的是一條飛輪殼生產(chǎn)線的工藝流程，從OP24工序開始，飛輪殼的機(jī)加工進(jìn)入精加工階段，不同規(guī)格的產(chǎn)品在該工序開始出現(xiàn)夾具切換問題，相對OP24以后工序，OP24工序作業(yè)時工裝切換相對簡單，所以下面僅介紹OP25～OP28工序不同規(guī)格、型號產(chǎn)品加工時快速切換的夾具結(jié)構(gòu)及使用。

在OP25～OP28工序，機(jī)加工使用的精基準(zhǔn)是OP24工序完成加工的B面（與齒輪室結(jié)合面）及兩銷軸孔。

3.飛輪殼加工時快速切換夾具的結(jié)構(gòu)及使用

在對所有在產(chǎn)鐵質(zhì)飛輪殼的銷軸孔與曲軸孔的關(guān)系匯總分析后，發(fā)現(xiàn)共有3組數(shù)據(jù)：第1組，銷軸孔到曲軸孔的X方向的坐標(biāo)距離分別為“125mm”、“131mm”，到曲軸孔的Y向坐標(biāo)距離均為“18mm”；第2組，銷軸孔到曲軸孔的X方向的坐標(biāo)距離均為“134mm”，到曲軸孔的Y向坐標(biāo)距離均為“10mm”；第3組，銷軸孔到曲軸孔（或盆口）的X方向的坐標(biāo)距離分別為“221.49mm”，到曲軸孔的Y向坐標(biāo)距離均為“55.88mm”。

根據(jù)上述3組數(shù)據(jù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了用于飛輪殼加工時快速切換的夾具，夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

飛輪殼機(jī)加工工藝流程表

夾具的本體是底板，夾具上其他零、部件都直接或間接安裝在底板上，底板上設(shè)計(jì)有多組過釘孔（帶沉孔）及一個中心孔，用來與機(jī)床工作臺進(jìn)行定位、聯(lián)接。

定位銷座是用來確定飛輪殼在底板上的具體位置的，它通過襯套、銷及內(nèi)六角圓柱頭螺釘與底板進(jìn)行聯(lián)接，結(jié)構(gòu)如圖3所示，定位銷座上面裝配有3組襯套（每組兩枚襯套），襯套穿過定位銷座，其下端伸入底板內(nèi)，夾具作業(yè)時，只有1組襯套內(nèi)裝定位銷（1個圓柱定位銷，1個菱形定位銷）。

底板上設(shè)有多組壓緊機(jī)構(gòu)，壓緊機(jī)構(gòu)包括壓緊于飛輪殼盆底上表面的內(nèi)六角圓柱頭螺釘6（裝入壓緊及松開壓緊均使用氣動扳手）、壓緊支撐塊（中間有過釘孔，通過螺釘4與底板聯(lián)接）及法蘭螺套（通過螺釘3與底板聯(lián)接），壓緊支撐塊安裝于底板上面，用于支撐工件，法蘭螺套安裝于底板下面，主要作用是間接完成壓緊螺釘與底板之間的聯(lián)接，作業(yè)時，壓緊螺栓穿過工件（飛輪殼盆底過釘孔）、壓緊支撐塊，之后，螺釘下端經(jīng)法蘭螺套螺紋聯(lián)接于底板，完成對工件的壓緊，整體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

定位銷（包括圓柱定位銷和菱形定位銷）的結(jié)構(gòu)如圖5所示，它保留了普通圓柱定位銷、菱形定位銷的結(jié)構(gòu)，同時，它在對工件工藝孔定位的一端增加了1個螺紋孔，用于定位銷與拔銷器之間的聯(lián)接。當(dāng)一種規(guī)格飛輪殼生產(chǎn)任務(wù)在加工結(jié)束后，需要更換另一種規(guī)格、型號飛輪殼生產(chǎn)作業(yè)時，可能涉及調(diào)整定位銷（定位銷與襯套配合一端尺寸一致，但與飛輪殼配合尺寸有兩種規(guī)格，其公稱尺寸分別為12mm、12.7mm）及其位置，調(diào)整時只需將拔銷器前端螺紋旋入定位銷上部中心螺孔內(nèi)，下壓拔銷器壓桿，即可將定位銷輕松地從襯套內(nèi)拔出，拔銷器及定位銷的聯(lián)接如圖6所示。

壓緊支撐塊用于支撐飛輪殼，該位置也是作業(yè)時飛輪殼的壓緊點(diǎn)，其軸心有1個過釘孔，用于壓緊螺釘?shù)拇┻^；基面保護(hù)塊直徑與壓緊支撐塊相同，高度比壓緊支撐塊要低，但與定位銷座高度一致，其主要作用是保護(hù)作業(yè)過程中底板上各個定位支撐點(diǎn)不受損。

夾具在立式車床中使用時，使用底板的中心孔定位；在立式加工中心中使用時，夾具會沿圖2中的虛線進(jìn)行設(shè)計(jì)、裁切，并將它作為找正夾具的基準(zhǔn)之一；在臥式加工中心上使用時，底板中心孔及虛線裁切面均是夾具找正的基準(zhǔn)。

圖2 飛輪殼加工時快速切換的夾具1.底板 2.定位銷座 3.圓柱定位銷 4.基面保護(hù)塊 5.菱形定位銷 6.壓緊支撐塊7、9、13.內(nèi)六角圓柱頭螺釘 8.工件 10.銷 11.襯套 12.法蘭螺套

圖3 定位銷座、底板聯(lián)接1.底板 2.定位銷座 3.襯套 4.定位銷5.銷 6.內(nèi)六角圓柱頭螺釘

圖4 壓緊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.底板 2.法蘭螺套3、4、6.內(nèi)六角圓柱頭螺釘5.壓緊支撐塊

圖5 定位銷結(jié)構(gòu)

圖6 拔銷器、定位銷工作原理

使用時，先檢查要作業(yè)的飛輪殼的型號、銷軸孔相對位置尺寸屬于3組尺寸中的哪一組（如是X軸方向“125mm”、“131mm”，Y軸方向“18mm”尺寸組，或者是X軸方向“134mm”，Y軸方向“10mm”尺寸組，或者是另一組），如果飛輪殼的銷軸孔（亦即工藝孔）相對位置與工裝此時的定位銷的位置相符，作業(yè)人員可以啟動加工程序，直接使用工裝即可；如果不相符，作業(yè)人員可借助拔銷器，先將這組定位銷從襯套內(nèi)取出并放入專用的匣子里保存，然后再從匣子里取出符合要求的另一組定位銷裝入對應(yīng)的一組襯套里，之后使用內(nèi)六角扳手卸下原有的3個壓緊支撐塊及3個基面保護(hù)塊（即將啟用的3處壓緊支撐點(diǎn)），把他們的位置互換，并用內(nèi)六角圓柱頭螺釘將其固定在底板上即可。

在加工完某系列飛輪殼，需要更換另一系列飛輪殼進(jìn)行加工時，可將拔銷器旋入本工裝的定位銷的上端中心螺孔內(nèi)，逐一卸掉不需要（以及可能與飛輪殼位置干涉）的定位銷，并將其安裝在待加工的飛輪殼的定位銷襯套內(nèi)，即可完成飛輪殼的加工定位點(diǎn)的切換。然后，將不需用的壓緊支撐塊卸掉，更換至待加工的飛輪殼的支撐位置，便可完成飛輪殼的支撐壓緊點(diǎn)的切換，從而完成不同系列飛輪殼的裝夾、定位位置及部件的切換，從而滿足不同系列飛輪殼的加工需求。

4.結(jié)語

該模塊化設(shè)計(jì)通過可快速更換至不同位置的壓緊支撐塊、可快速更換至不同位置的定位銷，實(shí)現(xiàn)了不同系列飛輪殼在加工時的定位點(diǎn)、支撐壓緊點(diǎn)的快速換位，使得在不更換夾具主體部件的情況下，滿足了不同系列飛輪殼的在加工中的快速切換需求。

在OP25～OP28工序中，不同規(guī)格、型號產(chǎn)品的快速切換都是按上述理念進(jìn)行的夾具設(shè)計(jì)，夾具一經(jīng)在設(shè)備工作臺完成定位，基本就固定在這個位置，除非進(jìn)行工裝周檢，相同定位銷位置組（指定位銷相對于曲軸孔坐標(biāo)距離組）的產(chǎn)品的切換只更改支撐點(diǎn)位置，不同定位銷位置組產(chǎn)品，除調(diào)整支撐點(diǎn)位置外，還需調(diào)整定位銷及其位置，總體來說產(chǎn)品切換時間可以保持在30min以內(nèi)。

該夾具設(shè)計(jì)已獲實(shí)用新型專利授權(quán)，專利號：ZL2016 20076822.2（實(shí)用新型名稱：《一種用于飛輪殼加工時快速切換的夾具》，結(jié)構(gòu)如圖2所示）。