MPV车桥桥壳的定位夹紧分析

2012-02-20邓姣

装备制造技术 2012年8期

关键词：桥壳车桥切削力

邓姣

（柳州乘龙专用车有限公司，广西柳州 545006）

MPV车桥是货运汽车中常见的车桥种类之一。传统的桥壳毛坯，大多数是通过铸造出来的，而MPV车桥桥壳，是通过板料冲压成两个半壳组焊起来，再把各个附件和加强圈及两头的轴管焊接上去，这样形成一个完整车桥，如图1所示。

图1 车桥

不同种类的车桥的外形，大体都差不多，主要在于尺寸大小上和附件的样式不同而已。本文以MPV桥壳琵琶孔端面的粗镗、精镗时的工序为例，运用六点定位原则，探讨实际生产中类似车桥的定位夹紧要点。

1 桥壳六点定位方案

图2所示为MPV桥壳琵琶孔端面的粗镗、精镗时的模拟工作平台。

图2 桥壳加工平台

桥壳两端轴管通过专机进行校正，选用已加工的轴管表面，作为工序加工的定位基准，可使定位基准与设计基准重合，避免基准不重合误差。由于定位基准为两外圆柱表面，因此在选择定位元件时，采用常用的定心定位元件——双短V形块，即可以限定工件的4个自由度（即Y、Z轴方向上的移动和Y、Z轴的转动）。

工件还剩下2个自由度（即X方向上的移动和X轴的转动），由于工件的形状和结构都比较特殊，中间的琵琶孔的位置与两头的轴管的位置尺寸关系不大，即不能以两头的轴管来定位；而其他的附件是铸造出来的，没有精基准面，而且其位置与中间的琵琶孔的位置误差较大，所以要实现工件剩下的2个自由度（即X方向上移动和X 轴的转动）的限定，都必须以工件中间的琵琶孔来确定。对于中间的琵琶孔来说，由于孔的直径比较大，经过分析，可以通过以下方案来定位：

在琵琶孔的X方向采用一个自动伸缩定心装置，来使其工件在X方向上的移动，而在琵琶孔端面Y方向上距离最远的两点处，运用一个平面来进行校平，如图3所示。

图3 六点定位方案示意图

这样工件的6个自由度都可以有效地限定。

2 定位误差的分析与计算

工件定位造成的加工面，相对其工序基准的位置误差，简称为定位误差。在加工时，夹具相对刀具及切削形成运动的位置，经调定后不再变动。因此，可以认为加工面的位置是固定的。在这种情况下，加工面对其工序基准的位置误差，必然是工序基准的位置变动所引起的。所以定位误差，也就是工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向上的位置变动量。

桥壳体在V形块上定位时，以外圆柱面与平面相接触。因此，定位基准中心在V形块的对称面上，则定位基准在水平方向上的位移为零。

在垂直方向上（如图4所示）。

图4 形块定位误差计算

由图4可知，因工件外圆有制造误差，致使定位基准相对于在夹具中的理想位置产生位移，其值为

加工过程中必须保证

其中，

ΔY为基准位移误差；

α为V形块夹角，α=90°；

TD为定位外圆柱直径公差，TD=-0.1 mm；

加工误差δ=0.2 mm。

所以

满足加工要求。

3 切削力的估算

粗镗时的切削力，比精镗时的切削力大得多，查表计算出粗镗琵琶孔端面的切削力。

加工材料为45钢，硬度σb=650 MPa；

工件尺寸宽度ae=40 mm，为一个圆环，如图5所示。

图5 工件图

加工要求：用标准硬质合金端铣刀铣削，加工余量h=4 mm；

机床为VMC1690加工中心。

3.1 选择刀具

根据《切削用量简明手册》，选择YT15硬质合金刀片；

铣削深度ap≤4 mm时，

端铣刀的直径d0=63 mm，ae=40 mm，齿数Z=4；

选择 kr=60°；

刀具转速 n=2 000 r/min。

3.2 选择切削用量

（1）铣削深 ap=h=4 mm；

（2）每齿进给量 fz=0.09～0.18 mm/z，

因采用不对称端铣，取fz=0.18 mm/z。

3.3 圆周力的计算

按以下公式计算铣削时切削力

式中kFc为切削条件改变时，切削力修正系数。

通过查表，公式中的系数及指数得

最后计算得

4 两端V形块的夹紧力计算

工件在夹具里定位正确及准确与否，是关系到能否保证加工品质的重要问题。

如果只解决定位问题，还是不能保证加工的正常进行，因为工件在加工过程受切削力、惯性力与重力等影响，会导致工件变形，从而影响工件的加工品质；又如果工件不夹紧、或夹而不紧、或夹而过紧，以及夹紧机构不合理等，均将影响工件加工多、快、好、省地进行。因此，工件的夹紧，也是保证加工精度的一个十分重要的问题（如图6所示）。