新型汽车轮毂快速钻床夹具设计和应用

中信戴卡股份有限公司 （河北秦皇岛 066011） 杨金岭

作为国内第一家铝合金车轮制造企业，从2008年起，中信戴卡铝车轮产品销量蝉联世界第一。在技术研发方面，中信戴卡始终注重技术进步与创新。2002年开始，陆续建立欧洲技术中心、日本技术中心、北美技术中心，完成全球研发布局，做到24h无间隙研发设计，保持制造技术国际领先性。

在生产工艺方面，中信戴卡努力实践着由传统制造业向现代化“智造”的转变。拥有国际领先的铝合金车轮制造铸造工艺生产线、铸旋工艺生产线、锻造工艺生产线，可以满足不同客户的定制要求。公司旗下的KSM铸造集团拥有世界领先的差压和真空铸造工艺，其中，差压铸造为其独首创，是全球首家采用该技术大规模生产底盘零部件的企业。先进的制造工艺成功实现了零部件产品轻量化制造，顺应了全球汽车产业节能减排趋势的要求。

1. 背景技术

现有夹具不适用各种尺寸的车轮毛坯，更换频繁，制造成本高，操作麻烦，浪费时间和精力。在现有的工艺条件下，锻造的扩孔切边模具不能冲轮毂中心孔，数控车床不能钻孔只能扩孔，而旋压机需要使用中心孔进行定位，所以预机加前必须使用钻床钻轮毂中心孔。原有的钻床卡具为每个轮型对应一套卡具，不具有通用性，而且夹具体积庞大，制造成本高，更换费时费力。随着轮型的不断增多，需要的夹具随之增加，这样不但大大增加了生产成本，占用很大的存放夹具空间，而且每次生产时都必须更换整套夹具，增加了现场工人劳动强度，降低生产效率。

2. 改造计划实施

了解到以上的情况，锻造技术科成立钻床夹具设计改造小组，研究改进现有的钻床夹具。对钻床夹具的设计改造分为6个阶段：①现有夹具使用状况详细调查。②设计改造可能性分析。③设计方案讨论。④图样设计及外委加工。⑤安装及使用跟踪。⑥持续改进。

按照改造计划，我们主要进行了以下工作：

（1）我们对钻床夹具进行了详细调查，发现问题如下：现有夹具不具有通用性，更换轮型时都要更换全部夹具，现有夹具体积庞大笨重（每套夹具都有几十kg）更换费力费时，每次更换时都需要两人合作，大约1.5h。现有夹具制造成本高，每套夹具成本大约4 500元，需要专门地点存放。产生以上问题的主要原因是设计初没有考虑到生产轮型的多样性，仅仅是为某个轮型设计。

（2）我们本着通用性、灵活性、经济性的原则进行了改造方案讨论，一致认为新夹具应该分为两部分：公用部分及调整部分，由于锻造毛坯表面不光滑，采用径向四点定位，轴向锻造轮唇定位。

3. 本装置技术结构方案

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型夹具作进一步的说明：图1是普通钻床夹具示意图，图2是本实用新型改进的车轮钻床夹具示意图，图3是本实用新型改进的车轮钻床夹具实物图。技术方案为：改进的车轮钻床夹具，包括左夹盘 6，右夹盘 5，钻床连接板 4，设置动力气缸2、气源管线1 和气动连杆 3。动力气缸2与气动连杆3连接，气动连杆3与右夹盘5连接，气源管线1连接动力气缸2和气源，可更换阶梯夹爪7设置在左夹盘6和右夹盘5上。新夹具采用动力气缸2、气动连杆3替代了图1中传统的螺旋手柄2和螺旋推进杆1，通过动力气缸2增加了夹盘夹紧速度，而且可以通过一套阶梯夹持爪夹不同种轮型。

图1 普通钻床夹具示意

图2 改进的车轮钻床夹具示意

4. 具体实施方式

作为本实用新型夹具的实施实例，改进的车轮钻床夹具包括左夹盘、右夹盘和钻床连接板。其特征在于 ： 设置动力气缸、气源管线和气动连杆。动力气缸与气动连杆连接，气动连杆与右夹盘连接，气源管线连接动力气缸和气源，可更换阶梯夹爪设置在左夹盘和右夹盘上。

我们对新夹具进行了试装配（图3是本实用新型改进的车轮钻床夹具实物图），该夹具主要分为三部分：通用固定盘、通用滑动盘、定位块。更换不同外径轮型时，只需要松开四颗定位块固定螺钉，取下定位块，放上新定位块，拧紧四颗固定螺钉就可以加工新轮型。该夹具工作原理为：把清洗后轮放在通用固定盘和通用滑动盘上，打开节流阀，气缸带动通用滑动盘向通用固定盘运动，通过四颗定位块夹紧轮毂，实现四点径向定位。

轴向通过通用固定盘、通用滑动盘平面实现轴向定位。其中定位块质量不大于1kg，更换夹具耗时不大于10min。经过一个多月的使用跟踪，该夹具可以完全满足生产，达到小组设计要求，至今一直在正常使用，没有出现异常状况。

图3 经改进的车轮钻床夹具实物图

5. 使用效果对比

如附表所示，按照锻造部现有20个轮型3个外径规格计算，使用老夹具需要加工20套夹具，费用为10万元；使用新夹具仅需要加工3套夹块，费用为200元，节省费用9.94万元。按照每5天更换一次夹具计算，老夹具每年需要消耗109.5个工时，使用新夹具每年需要消耗不到11个工时。

新老夹具对比

经过对比，我们认为这次改造非常成功，但是我们小组仍然在继续关注，为适应以后的新轮型设计出更好的夹具。

6. 结语

通过努力，新设计出的快速钻床夹具成本低，方便安装使用，降低现场劳动强度，提高生产效率的通用型钻床夹具，但是这一点点成绩仅能代表过去，以后的工作任重道远，我们一定密切关注生产现场，主动了解市场的发展，努力提高自己的业务能力，为戴卡集团锻造事业的发展贡献自己的力量。本结构已申请专利，授权公告专利号 CN 203140816 U。