車(chē)削制動(dòng)蹄摩擦片液壓夾具的方案分析

■ ■長(zhǎng)春科技學(xué)院 （吉林長(zhǎng)春 130600） ■劉振利 劉 剛 朱曉剛

■ 東北工業(yè)集團(tuán)吉林東光奧威汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)有限公司 （吉林長(zhǎng)春 130012）

制動(dòng)蹄摩擦片是汽車(chē)剎車(chē)系統(tǒng)中的部件，由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在車(chē)削摩擦片的時(shí)候，其安裝和夾緊方式有一定的不便之處，特別是大批量生產(chǎn)時(shí)，以往多數(shù)采用的是手動(dòng)夾緊，大大影響了工作效率，有時(shí)裝夾時(shí)間甚至大于加工時(shí)間。針對(duì)這種情況，有必要設(shè)計(jì)一種定位準(zhǔn)確、便于安裝及能夠自動(dòng)夾緊的夾具。

1. 產(chǎn)品特點(diǎn)及裝夾問(wèn)題分析

圖1是汽車(chē)剎車(chē)系統(tǒng)中制動(dòng)蹄總成結(jié)構(gòu)，制動(dòng)蹄總成的總體結(jié)構(gòu)為類(lèi)似半圓形結(jié)構(gòu)，由蹄鐵、筋板和摩擦片組成。蹄鐵里面是上下兩塊筋板，筋板的兩端有直徑不相等的圓弧，每個(gè)筋板上有兩個(gè)相同的通孔。蹄鐵的外圓是一層耐磨材料的摩擦片，該摩擦片裝到蹄鐵外圓上之后，需要對(duì)其進(jìn)行車(chē)削加工。由于考慮到產(chǎn)品質(zhì)量和尺寸，車(chē)削工序采用立式數(shù)控車(chē)床加工。

定位方式：該產(chǎn)品筋板兩端的圓弧為加工后的尺寸，并且摩擦片的外圓有一定的精度要求，所以要采用兩個(gè)圓弧面作為定位面。

圖1 制動(dòng)蹄總成示意

夾緊方式：該工件的車(chē)削難點(diǎn)在于夾緊方式，由于是半圓結(jié)構(gòu)，并且摩擦片幾乎是全覆蓋在蹄鐵外圓面上的，不便于夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在筋板上有兩個(gè)孔(兩個(gè)孔對(duì)圓心距離不相等），可以利用這兩個(gè)孔，經(jīng)過(guò)一些機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。

2. 具體實(shí)施方案

本方案主要提供一種用于制動(dòng)蹄摩擦片車(chē)削加工自動(dòng)夾緊夾具，制動(dòng)蹄摩擦片在裝夾夾緊的時(shí)候，將兩個(gè)制動(dòng)蹄相對(duì)安裝在夾具上，通過(guò)車(chē)床主軸內(nèi)的液壓缸拉動(dòng)夾具上的壓板，經(jīng)過(guò)中間的斜鐵和連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，改變力的方向后，夾緊工件，完成產(chǎn)品的切削加工。

夾具結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)如圖2～圖9所示，夾具底板下面安裝有3塊等高的墊塊，同時(shí)，在相應(yīng)位置上安裝有4個(gè)相同的支撐座（見(jiàn)圖4），支撐座上裝有圓柱銷(xiāo)，夾具底板上安裝有一塊T形槽底座（見(jiàn)圖5），一個(gè)大孔定位柱和兩個(gè)小孔定位柱，在兩個(gè)小孔定位柱中間裝有頂塊，4個(gè)T形滑塊（見(jiàn)圖6）分別裝在T形槽底座的兩個(gè)T形槽內(nèi)，可以分別在T形槽內(nèi)滑動(dòng)，兩個(gè)斜鐵壓塊（見(jiàn)圖6）裝在T形滑塊上，壓板通過(guò)長(zhǎng)柱銷(xiāo)裝在斜鐵壓塊上。在壓板中間穿過(guò)一個(gè)拉桿，拉桿上端由上螺母、下螺母鎖緊，下端通過(guò)拉桿聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接在聯(lián)接桿上一端。聯(lián)接桿另一端通過(guò)聯(lián)接桿銷(xiāo)和立柱聯(lián)接，立柱裝在夾具底板下面。主軸拉桿上端通過(guò)主軸拉桿銷(xiāo)與聯(lián)接桿聯(lián)接（見(jiàn)圖7），另一端通過(guò)螺紋安裝在車(chē)床主軸內(nèi)的液壓缸推桿里。4個(gè)拉緊爪（見(jiàn)圖5）由4個(gè)活動(dòng)銷(xiāo)分別和4個(gè)T形滑塊聯(lián)接，4個(gè)固定銷(xiāo)分別穿過(guò)4個(gè)拉緊爪的鍵槽孔，和T形槽底座上的4個(gè)固定座聯(lián)接。

之所以設(shè)計(jì)主軸拉桿和聯(lián)接桿的結(jié)構(gòu)，是由于壓板中心和車(chē)床主軸不同心，也就是聯(lián)接桿的軸心和夾具回轉(zhuǎn)中心不同心，通過(guò)該結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換后可以保證壓板作用在斜鐵壓塊上的力盡可能相等，從而保證經(jīng)過(guò)T形滑塊作用在4個(gè)拉緊爪上的力相等。

在車(chē)削制動(dòng)蹄摩擦片時(shí)，將該套夾具安裝在車(chē)床主軸臺(tái)面上，找正夾具（工件）回轉(zhuǎn)中心與車(chē)床主軸同軸，夾具處于松開(kāi)狀態(tài)（見(jiàn)圖3）。工件（制動(dòng)蹄摩擦片）裝到夾具上之前，先將兩個(gè)拉桿銷(xiāo)（見(jiàn)圖8，為了便于安裝，拉桿銷(xiāo)兩端通用）分別串到工件上筋板1孔、下筋板2孔里，然后將兩個(gè)工件分別從夾具外側(cè)裝到夾具上（見(jiàn)圖9），工件下邊緣置于支撐座的圓柱銷(xiāo)上（見(jiàn)圖7），工件的大半圓弧與大定位柱上定位面、下定位面接觸，小半圓弧和定位柱上定位面、下定位面接觸，完成定位。

3. 工作過(guò)程

按動(dòng)液壓夾緊時(shí)，主軸拉桿在液壓拉力作用下向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)接桿繞著聯(lián)接桿銷(xiāo)向下旋轉(zhuǎn)，拉桿在聯(lián)接桿帶動(dòng)下，拉著壓板向下運(yùn)動(dòng)。壓板經(jīng)過(guò)長(zhǎng)柱銷(xiāo)作用到斜鐵壓塊上，斜鐵壓塊在壓力作用下，斜鐵壓塊斜面和T形滑塊斜面相互作用，T形滑塊在T形槽內(nèi)向外（遠(yuǎn)離工件圓心方向）運(yùn)動(dòng)，拉緊爪在T形滑塊的作用下，繞著鍵槽孔內(nèi)的固定銷(xiāo)向著工件上的拉桿銷(xiāo)方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直到拉緊爪半弧面與拉桿銷(xiāo)接觸，4個(gè)拉桿銷(xiāo)在拉緊爪向工件內(nèi)拉緊力的作用下，將工件拉緊，完成工件的定位夾緊（見(jiàn)圖9）。即可對(duì)制動(dòng)蹄外表面上的摩擦片進(jìn)行切削加工。

圖2 夾具三維軸測(cè)圖

圖3 夾具松開(kāi)狀態(tài)俯視

圖4 支撐座示意

圖5 拉緊爪和T形槽底座的示意

圖6 斜鐵壓塊、T形滑塊及裝配示意

圖7 夾具剖視

圖8 拉桿銷(xiāo)

圖9 夾具夾持工件示意

松開(kāi)工件時(shí)，按動(dòng)液壓松開(kāi)時(shí)，主軸拉桿經(jīng)過(guò)聯(lián)接桿帶動(dòng)拉桿向上運(yùn)動(dòng)，拉桿帶動(dòng)壓板向上運(yùn)動(dòng)，斜鐵壓塊向上運(yùn)動(dòng)，斜鐵壓塊的T形凸臺(tái)和T形滑塊的T形槽之間相互作用，帶動(dòng)T形滑塊向里側(cè)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)拉緊爪向里側(cè)運(yùn)動(dòng)。拉緊爪繞著鍵槽孔內(nèi)的固定銷(xiāo)向遠(yuǎn)離拉桿銷(xiāo)的方向旋轉(zhuǎn)，拉緊爪半圓弧位置處于向下、向外運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)拉緊爪，運(yùn)動(dòng)到松開(kāi)位置，此時(shí)可以卸下工件，拔出工件筋板上的拉桿銷(xiāo)，完成工件加工，夾具處于松開(kāi)狀態(tài)（見(jiàn)圖3）。

該夾具的優(yōu)點(diǎn)在于利用斜鐵和連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，改變力的方向后，采用液壓夾緊代替手工夾緊，工件夾緊更穩(wěn)定，裝夾效率更高，減少裝夾時(shí)間，提高了產(chǎn)能。該夾具除了用于制動(dòng)蹄摩擦片的車(chē)削加工外，在具有半圓特征產(chǎn)品的外圓車(chē)削加工，或其他需要將軸向夾緊力轉(zhuǎn)換為徑向夾緊力的場(chǎng)合也可以提供借鑒作用。