科技信息 。机械与电子ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１２年第３期 转向节专用铣床夹具设计 单彦霞 赵贺彬２刘晓薇。王光明ｓ朱光谦 ｆ１．燕山大学里仁学院河北秦皇岛０６６００４；２．哥特尼橡塑模具有限公司 河北秦皇岛０６６００４； ３．哈电集团＜秦皇岛＞重型装备有限公司 河北秦皇岛０６６２０６；４．邢台职业技术学院河北邢台０５４０００） 【摘要】针对汽车转向节的加工工艺过程，设计了一套粗铣转向节上下耳内外侧的专用铣床夹具。该铣床夹具的设计主要着眼于提高生 产率．所以采用四把高速钢镶齿三面刃铣刀同时加工。铣床夹具采用了浮动Ｖ形块自动定位，避免了过定位，且定位方便精确。采用气动夹紧 方式缩短了辅助时间．减小了工人劳动强度。 【关键词】转向节；铣床夹具；气动夹紧；浮动支撑 ０引言 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过 程中．使用着大量的夹具．用于安装加工对象，使之占有正确的位置， 以保证零件和产品的质量，并提高生产效率＿１＿。在机床上用来完成工件 安装任务的重要工艺装备．就是各类夹具中应用最为广泛的“机床夹 具” 机床夹具在机械加工中的作用．可归纳得出以下几点：保证加工 精度，稳定加工质量；提高劳动生产率，降低加工成本；扩大机床工艺 范围．实现“一机多能”：减轻劳动强度，保证安全生产 。 机床夹具的种类很多．其中．使用范围最广的通用夹具．规格尺寸 多已标准化，且有专业厂生产。而广泛用于批量生产．专为某工件加工 工序服务的夹具称为“专用夹具” 专用夹具则需要各制造厂根据工件 加工工艺自行设计制造 因此 专用夹具的设计是一项重要的生产准 备工作 １问题的提出 转向节（羊角）是汽车转向桥上的主要零件之一．一般载货汽车多 以前桥为转向桥，其功用是承受汽车前轮载荷，支撑带动前轮转动等。 ＣＡ１０９２载货车底盘总成中的转向节的结构如图１所示．该转向节集 中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点，主要由轴颈、法兰面、 叉架三大部分组成 为了提高劳动生产率．保证加工质量．降低劳动强 度．零件需要专用夹具。本文根据转向节的加工工艺过程，设计了一套 粗铣其上下耳内外侧的铣床夹具．本类夹具将用于专用铣床。刀具采 用４把高速钢镶齿三面刃铣刀．对工件的各个端面同时进行加工。 图１转向节结构图 ２夹具设计 （ａ）铣床夹具主视图 （ｂ）铣床夹具左视图 图２铣床夹具结构图 本文设计的夹具主要用来粗铣上下耳内外端面．这４个端面对主 销孔没有一定的技术要求。但它是以后工序的基准。由于在后面的工 序中还要对其中的外侧面．上耳内侧面进行精加工．因此在本道工序 加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低工人劳动强度。该夹具 的结构如图２所示 ２．１定位基准的选择 转向节轴心线与主销孔有一定的技术要求．由于主销孑Ｌ的加工以 上耳内端面，下耳外端面为基准。所以以转向节轴径外圆为粗基准。用 两个ｖ形块浮动支撑．再加上两支撑钉支撑两耳环侧面定位．形成了 完全定位，但由于防止铣刀进入太深加了一个法兰面定位的定位销。 为了提高加工效率．现决定采用４把镶齿三面刃铣刀同时进行加 工。同时为了缩短辅助时间和减小工人劳动强度，采用了气动夹紧方 式。 ２．２切削力和夹紧力的计算 刀具采用高速钢镶齿三面刃铣刀ｄＰ２２５．ｚ＝２０．则 Ｆ一！￡ ！ ｎ、 式中，￣＝６３７，ａ．＝２ｎ＇ｍａ， ：１．０ ＝０．０８ｍｍ，ｚ＝２０， ＝Ｏ．７２，ａ￣＝１００ｍ， ｕｕＯ．６６，ｄｏ＝２２５，ｑ－产０．８６，ｗｆ＝０，ｎ＝２４。 所以Ｆ＝２２５６．２（Ｎ、 当４把刀同时铣削时． ｆ￣＝４Ｆ＝９０２４．８（Ｎ） （２） 水平分力为 ＝Ｏ．３ｆ￣＝２７０７．４Ｎ （３） 垂直分力为 ＝１．Ｉｆ ＝９９２７．３Ｎ （４） 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数ｋ＝ｋ。 ， （５） 式中 ——基本安全系数１．５ ｒ一加工性质总数１．１ 厂刀具钝化系数１．１ 则： ＝ ＝１．５ｘ１．１Ｘ１．１ｘ２７０７．４＝５４０５．３Ｎ （６） 该夹具选用汽缸一铰链夹紧机构．扩力比为Ｉ＝１ 为了克服水平切削力．实际卡紧力为 （Ｎ ） ）＝ （７） 所以Ｎ＝ｋＦｈ 埙） １７９ ２０１２年第３期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ机械与电子０ 其中 为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数 ＝０．２５，则： 由工序卡要求可知上耳内端面到交点距离为５８￣０．２ｒａｍ．可知 Ｎ＝８８３．３Ｎ ０．０４７＜１／３ｘ０．２ 汽缸选用ｄＰ７５ｍｍ。当压缩空气压力Ｐ＝０．５ＭＰａ时汽缸的推力为 所以上述配合及偏差是合理的，在允许范围内。 １７００Ｎ。由于已知结构扩力比Ｉ＝１，故由汽缸产生的实际加紧力不变。 此时Ⅳ 已大于所需的８８８．３Ｎ，故本夹具可安全工作 ３结束语 ２＿３定位误差的分析 在设计该类夹具时．为提高劳动生产率．减少工人的劳动强度．应 １）定位元件尺寸及公差的确定。本类夹具的主要定位元件为两浮 首先着眼于机动夹紧．本文所设计的铣床夹具就选择了气动夹紧的方 动ｖ型块，具体尺寸由转向节的轴径的外围尺寸确定．即为ｖ型块 式 。本工序由于是粗加工，切削力较大．为了夹紧工件．势必要增大汽 Ａ５５。 缸直径，而这将使整个体积过于庞大。目前采取的措施有三个：一提高 ２）最大转角计算。零件图样规定轴心线与主销空轴线两中心线转 毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以减小切削力：二选择较大扩 角误差为２０ ．由于主销孔是以上耳内端面定位加工．故要求主要应 力的增加机构：三是在可能的情况下使切削力与夹紧力的方向一致． 由两ｖ型块导杆与导孔的侧面间隙保证 利用切削力的分力来充当一部分加紧力日 已知导杆的尺寸２０．。－０．０ Ｏ７，导孔的尺寸为２ｏ ，固此当零件安装 该夹具上装有对刀块．可使夹具在一批零件的加工之前很好的对 在夹具中时．两ｖ型块导杆与导孔最大侧向间隙为： 刀（与塞尺配合使用）：同时，夹具体底面的一队定位键可使整个夹具 △６—＝【０．ｏ２１－（－ｏ．ｏ２ｏ）１ｘ２＝Ｏ．０８２（ｍｍ） （８） 在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。ｌ 因此而引起的零件最大转角Ⅱ为 ｔａｎｃｔ＝△６．Ｔ√Ｌ （９） 【参考文献】 其中Ｌ为两ｖ型块导杆轴线的距离Ｌ＝Ｉ １２ｍｍ ［１］浦林祥．金属切削机床夹具设计手册ｆＭ］．北京：北京机械工业出版社，１９９５． 所以．ｔａｎｓ＝０．０００７３２ ［２］中国机械工程学会，中国机设大典编写组．中国机械设计大典［Ｍ】．江西：科技 出版社．２００２． 得ｄ＝０．０４２￣＝２．５２ ＜２０ ［３］艾兴，肖诗纲．切削用量简明手册［Ｍ】．北京：机械出版社，２００４． 即最大侧隙满足零件的精度要求 ［４］孙丽嫒．机械制造工艺及专用夹具设计指导书ｆＭ】．北京：冶重工业出版社， ３）耳内端面到轴心线与主销孔中心 ２００２． 线交点的距离误差计算。由于主销孔还未加工。所以主销孑Ｌ中心 『５］徐发仁ｌ机床类夹具设计ｆＭ１．重庆：重庆大学生出版社，１９９５． 线的位置是由定位销间接保证的．即定位销沿轴线的方向延长７４＋ ０．０２ｒａｍ．则 作者简介：单彦霞（１９８３－－），女，硕士，助教，主要研究方向为机械制造及其 △ ＝△＿ｊｂ＋（Ｄ胁 ｄ ）ｃｏｓ９ （１ｏ） 自动化、微型电子机电系统 其中 △ｉｂ——基准不重合误差： 赵贺彬（１９８３一），男，本科，机械工程师，主要研究方向为机械制造工艺、数 Ｄ ｒ—Ｖ型块最大导孔直径： 控加工。 ｄ ｒ—Ｖ型块最小导杆直径。 所以，△巩 ０．０４７ ［责任编辑：王爽］ （上接第２３０页）胶辊的胶膜，再次停止在加装的水松纸弹性止回装置 ３改进效果 处，避免水松纸缠绕在胶辊上。如图４所示。 当设备正常运行时，水松纸止回装置和提升辊脱离，水松纸止回 ＰＡＳＳＩＭ卷接机组水松纸输送系统加装止回装置以后，解决了因 装置对水松纸没有施加任何作用力．水松纸在原本的作用力系统中正 水松纸断裂导致的缠绕在胶辊上的相关问题，我们对加装水松纸止回 常运行，保证生产的正常进行，如图５所示。 装置之前胶辊缠绕水松纸的次数进行了统计，平均每班１次（８小时／ 班）．每次清理需要１５分钟左右．每班因清理胶辊影响设备效率 ３．１２％．严重时会造成胶辊损坏．不但对设备效率影响更大，而且造成 维修费用的增加。清理胶辊需要拆解，增加了操作人员的劳动强度。加 装了水松纸止回装置后．没有再出现过水松纸缠绕胶辊现象，降低了 操作人员的劳动强度．减少了维修费用，提高设备效率３％，胶辊及胶 辊轴的年消耗量由３０件减少为１４件，节约了维修费用，减少了维修 劳动强度．同时降低了因水松纸缠绕故障引起的的残烟剔除率，经济 效益明显 ＰＡＳＳＩＭ卷接机组是我国卷接设备的主要机型，同时在使用 图５水松纸输送生产运行示意图 类似水松纸打胶装置的卷烟机均可使用，有较高的推广价值。● 如图６所示：当设备停机或者出现水松纸断裂时．水松纸止回装 【参考文献】 置把水松纸紧紧压在提升辊上，保证水松纸处于张紧状态，保证水松 ［１］ＧＢ５６０６．２—２００５．卷烟．第２部分．包装标识［ｓ］． 纸和胶辊完全脱离，避免水松纸缠绕到胶辊上。 ［２］刘鸣放，刘胜新．不锈钢及耐热钢的力学性能．中国：ＩＳＢＮ：９７８—７—１１１ ３２３０６－８． ［责任编辑：王静］ 图６水松纸断裂后示意图 １８０
