制動(dòng)主缸體斜孔加工夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)用

劉振利，陳強(qiáng)，劉振國，李政，黃向晨，曹凱，魯云龍，黃忠

東北工業(yè)集團(tuán)有限公司 吉林長春 130012

1 序言

在加工汽車柱塞式制動(dòng)主缸體（以下簡稱主缸體）斜孔（見圖1中的φ3mm±φ0.01mm尺寸）時(shí)，因主缸體中斜孔的角度、安裝孔的間距等在不同規(guī)格的產(chǎn)品中的位置和角度不同，所以作為多品種大批量或小批量試制的主缸體，經(jīng)常要進(jìn)行不同產(chǎn)品的切換調(diào)整。當(dāng)某個(gè)型號(hào)的主缸體斜孔加工完成后，在更換另一個(gè)型號(hào)的主缸體時(shí)，要根據(jù)斜孔的角度和定位孔的間距來更換加工所使用的夾具。在使用傳統(tǒng)的夾具（見圖2）過程中，涉及到夾具的拆卸、安裝、找正、對(duì)零點(diǎn)和試切等操作[1]，整個(gè)切換調(diào)整的時(shí)間很長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍。

圖1 主缸體尺寸

圖2 傳統(tǒng)夾具裝夾

2 目的和意義

根據(jù)實(shí)際的產(chǎn)品加工情況，為了更快更方便地切換調(diào)整不同產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)定位的夾具，該夾具能夠?qū)崿F(xiàn)以1°為單位的水平方向和垂直方向的任意角度旋轉(zhuǎn)。只要在首次使用夾具時(shí)進(jìn)行安裝調(diào)整，在產(chǎn)品切換時(shí)就不再需要更換不同夾具進(jìn)行調(diào)整操作，只要進(jìn)行短時(shí)間的快速調(diào)整，即可適應(yīng)不同規(guī)格的產(chǎn)品。

采用該夾具能夠?qū)崿F(xiàn)以1°為單位任意角度的旋轉(zhuǎn)，來快速實(shí)現(xiàn)分度和定位，對(duì)于不同翻轉(zhuǎn)角度、不同定位角度的產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整切換。調(diào)整節(jié)拍大大降低，對(duì)提高生產(chǎn)效率和新產(chǎn)品試制能力有很大的幫助。

3 設(shè)計(jì)原理和使用方法

參照?qǐng)D3～圖5，該夾具中分度旋轉(zhuǎn)立板、旋轉(zhuǎn)立板和旋轉(zhuǎn)底板相互聯(lián)接，并通過軸銷與分度立板和支撐立板聯(lián)接，同時(shí)可以繞著軸銷旋轉(zhuǎn)。上板通過螺栓和分度旋轉(zhuǎn)立板及旋轉(zhuǎn)立板聯(lián)接，定位法蘭盤和分度法蘭盤分別裝在上板的下面和上面，并通過壓塊由鎖緊螺釘進(jìn)行聯(lián)接，定位法蘭盤鍵槽和分度法蘭盤鍵槽之間由鍵聯(lián)結(jié)，兩者之間不能繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鎖緊螺釘沒有擰緊時(shí)，定位法蘭盤和分度法蘭盤可以一起在上板的內(nèi)孔中旋轉(zhuǎn)。在定位法蘭盤的菱形定位銷安裝孔中裝有菱形定位銷，通過鎖緊或松開頂絲可以安裝或卸下菱形定位銷，菱形定位銷可以在不同的菱形定位銷安裝孔中安裝?？筛鼡Q定位套安裝在定位法蘭盤內(nèi)孔中，能夠根據(jù)工件的主孔外圓不同進(jìn)行更換[2，3]。

圖3 夾具

圖4 工件

圖5 定位法蘭盤

參見圖3、圖6和圖7，分度立板的圓弧表面刻有分度立板分度線，圓周位置鉆有11個(gè)11°分度立板定位孔。在分度旋轉(zhuǎn)立板的圓周上以10°為間隔，均布36個(gè)分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔和分度旋轉(zhuǎn)立板分度線，當(dāng)某個(gè)分度立板定位孔和某個(gè)分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔對(duì)齊時(shí)，長分度定位銷可穿過相應(yīng)對(duì)齊的分度立板定位孔和分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔，分度旋轉(zhuǎn)立板和分度立板之間位置固定，擰緊鎖緊螺栓后，軸銷和墊片將分度旋轉(zhuǎn)立板和分度立板鎖緊，兩者之間不能轉(zhuǎn)動(dòng)，完成分度定位。

圖6 分度立板

圖7 分度旋轉(zhuǎn)立板

參見圖3、圖8和圖9，上板圓周位置刻有11條11°上板分度線，在上板分度線對(duì)應(yīng)位置鉆有11個(gè)上板定位孔。分度法蘭盤上刻有36條10°均分的分度法蘭盤分度線，對(duì)應(yīng)分度法蘭盤分度線位置鉆有36個(gè)分度法蘭盤定位孔。當(dāng)上板和分度法蘭盤之間的某個(gè)上板定位孔和某個(gè)分度法蘭盤定位孔對(duì)齊時(shí)，短定位銷插入到上板定位孔和分度法蘭盤定位孔中，上板和分度法蘭盤之間不能旋轉(zhuǎn)，擰緊鎖緊螺釘，定位法蘭盤和分度法蘭盤被鎖緊在上板上，完成分度定位。

圖8 分度法蘭盤

圖9 11°上板

4 分度定位的技術(shù)原理

通過分度旋轉(zhuǎn)立板和分度立板之間的分度定位，以及上板和分度法蘭盤之間的分度定位，可以實(shí)現(xiàn)某種產(chǎn)品空間位置分度定位。下面講解本夾具是如何實(shí)現(xiàn)以1°為單位實(shí)現(xiàn)水平方向和垂直方向的分度和定位的。為了便于說明，把分度旋轉(zhuǎn)立板上的分度旋轉(zhuǎn)立板分度線做標(biāo)記，以中間分度線為0位置，兩邊刻線依次為A、B、C、D、E和A′、B′、C′、D′、E′。分度立板上的中間分度立板分度線為0位置，兩邊刻線依次為F、G、H、I、J和F′、G′、H′、I′、J′（見圖10）。

圖10 分度定位原理

當(dāng)分度旋轉(zhuǎn)立板上的某條分度線（以分度旋轉(zhuǎn)立板處于垂直位置的0分度線為例）和分度立板位置上的0度基準(zhǔn)線對(duì)齊時(shí)，分度旋轉(zhuǎn)立板的分度線A、B、C、D、E和分度立板的分度線F、G、H、I、J分別相差1°、2°、3°、4°、5°；當(dāng)分度線A順時(shí)針轉(zhuǎn)到和分度線F對(duì)齊時(shí)，分度旋轉(zhuǎn)立板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了1°，此時(shí)，A和F位置的定位孔同時(shí)對(duì)齊，將長分度定位銷插入到A和F的位置的定位孔，實(shí)現(xiàn)1°分度和精確定位。以此類推，當(dāng)B和G、C和H、D和I、E和J重合時(shí)分度旋轉(zhuǎn)立板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了2°、3°、4°、5°，實(shí)現(xiàn)1°～5°分度和精準(zhǔn) 定位。

同理，分度旋轉(zhuǎn)立板上的分度線A′、B′、C′、D′、E′和分度立板上的分度線F′、G′、H′、I′、J′分別相差1°、2°、3°、4°、5°；當(dāng)A′和F′、B′和G′、C′和H′、D′和I′、E′和J′重合時(shí)，分度旋轉(zhuǎn)立板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了1°、2°、3°、4°、5°，實(shí)現(xiàn)－1°～－5°分度和精準(zhǔn)定位。

這樣，就可以實(shí)現(xiàn)－5°～5°分度定位，具體的旋轉(zhuǎn)方向要看需要的旋轉(zhuǎn)角度的個(gè)位數(shù)是＞5°還是＜5°。

1）當(dāng)角度個(gè)位數(shù)＜5°時(shí)，例如，當(dāng)需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)43°時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)分度旋轉(zhuǎn)立板順針時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)40°（每格10°），然后再以分度立板上對(duì)齊分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)過3°，最后將長分度定位銷插入到H位置即可。

2）當(dāng)角度個(gè)位數(shù)＞5°時(shí)，例如，當(dāng)需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)58°時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)分度旋轉(zhuǎn)立板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60°，然后再以分度立板上對(duì)齊分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線為基準(zhǔn)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)過2°，最后將長分度定位銷插入到G′位置即可。

3）當(dāng)角度個(gè)位數(shù)＝5°時(shí)，例如，當(dāng)需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)35°時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)分度旋轉(zhuǎn)立板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30°，然后再以分度立板上對(duì)齊分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)過5°，最后將長分度定位銷插入到J位置即可（或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)40°再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)5°，將長分度定位銷插入到J′位置即可）。

同理，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)43°或58°時(shí)，旋轉(zhuǎn)的方向?qū)?yīng)的相反，即反則亦反。

根據(jù)該分度定位原理，上板和分度法蘭盤之間同樣可以實(shí)現(xiàn)以1°為單位的分度定位。

5 具體操作方法

以某一型號(hào)的工件（柱塞式主缸體）為例講述該機(jī)構(gòu)夾具的使用方法，該工件有1個(gè)斜孔需要加工（見圖11），假設(shè)斜孔角度（斜孔和軸線的位置）為38°，定位角度（斜孔和工件定位孔的位置）為52°，由于該斜孔需要在立式加工中心上進(jìn)行鉆孔，所以要保證斜孔處于垂直位置。

圖11 斜孔加工

假設(shè)調(diào)整夾具時(shí)的各分度線初始狀態(tài)為任意位置。首先把長分度定位銷和短定位銷拔出來，松開鎖緊螺釘、鎖緊螺栓，根據(jù)工件主孔外圓尺寸選擇對(duì)應(yīng)的可更換定位套，將可更換定位套安裝在定位法蘭盤中，然后把工件裝入到可更換定位套里，把菱形定位銷安裝到定位法蘭盤的菱形定位銷安裝孔上（菱形定位銷安裝孔的位置和工件定位孔的距離相對(duì)應(yīng)），通過頂絲鎖緊菱形定位銷、工件定位孔裝入到菱形定位銷上，轉(zhuǎn)動(dòng)工件，帶動(dòng)定位法蘭盤和分度法蘭盤一起旋轉(zhuǎn)，把工件定位孔位置與上板分度線的0°分度線的位置對(duì)齊后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)40°，再以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)40°后的分度法蘭盤分度線和上板0°位置對(duì)齊為基準(zhǔn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)2°，之后將短定位銷插入到分度法蘭盤和定位法蘭盤對(duì)應(yīng)的定位孔中，擰緊鎖緊螺釘，完成38°的分度和定位，之后通過氣缸帶動(dòng)頂尖，夾緊工件。

接下來把旋轉(zhuǎn)分度立板旋轉(zhuǎn)到垂直位置，即分度立板和分度旋轉(zhuǎn)立板的0°分度線對(duì)齊。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)分度立板至50°，再以分度旋轉(zhuǎn)立板分度線對(duì)齊分度立板上0°分度線位置為基準(zhǔn)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)過2°，之后把長分度定位銷插入到對(duì)應(yīng)的分度立板和分度旋轉(zhuǎn)立板定位孔中。擰緊鎖緊螺栓，完成工件的52°分度定位，工件斜孔處于垂直位置，可以對(duì)斜孔進(jìn)行加工。夾具實(shí)物如圖12所示。

圖12 夾具實(shí)物

6 結(jié)束語

該夾具采用兩組不同角度的分度線的組合，不僅實(shí)現(xiàn)了繞水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)定位，而且實(shí)現(xiàn)了某種產(chǎn)品不同位置的分度定位，以及1°為單位的任意角度旋轉(zhuǎn)定位，滿足了裝夾定位或生產(chǎn)加工的需要。該機(jī)構(gòu)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)分度定位方式所需要的大量夾具，結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)用，定位準(zhǔn)確可靠，調(diào)整方便快捷，調(diào)整效率提高80%以上，減少了夾具制造的成本，便于工裝夾具的使用管理。該夾具的設(shè)計(jì)原理對(duì)其他產(chǎn)品類似加工位置的裝夾機(jī)構(gòu)也有很好的借鑒作用。

20221115