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(jìn)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(shí)物圖

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圖1

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)專用的夾具實(shí)現(xiàn)在加工過程中的準(zhǔn)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(jì)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(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(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個自由度,，同時利用轉(zhuǎn)向節(jié)長彎臂做為粗定位基準(zhǔn),，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(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12,、壓桿16等組成。

圖8 夾具結(jié)構(gòu)

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(jìn)行三維建模,，并且利用 Pro /E 中的虛擬裝配功能對夾具進(jìn)行虛擬裝配，虛擬裝配圖如圖9所示,。通過三維建模設(shè)計(jì)者可以更有效的了解空間情況,，進(jìn)行空間布局，同時節(jié)省了對于零件的繪制時間,，在實(shí)體修改時,，裝配件可以隨實(shí)體位置變化而變化，而且不通過實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試就可在設(shè)計(jì)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(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(jì)的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和工作效率,、減輕勞動強(qiáng)度都有很大的影響,。

圖10 壓板夾緊工件受力圖

5 F  W5 B% L7 A. `' O* N6 x2 M

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(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

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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(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,，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(qiáng)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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