轮毂车床加工夹具设计与研究

侯健 张建

[摘要]机械加工过程中，零件在机床上需要一些特定设备辅助加工，夹具时加工过程主要的部件，是保证加工精度和固定零件的作用，分析夹具的径向定位、夹具的静态学，根据模态分析，毛坯浇口分析，确定影响夹具稳定性的原因，保证夹具获得更高的加工精度。

关键词：夹具径向定位;静力学与模态分析;毛坯浇口分析;

1.夹具径向定位

轮毂夹具的主要作用是对零件进行定位与夹紧，保证零件在加工过程中处于争取的位置和状态，在对夹具设计之前需要对零件进行分析，依靠6点定位原则的要求确定轮毂的定位方式如图1.1。

根据产品的定位要求，设计出图1.2的夹具。

夹具的工作方式为当产品放置夹具上，需要对轮毂进行夹紧时候，液压油缸会推动拉杆做向下运动，拉杆会带动浮动盘B运动，夹具内的弹簧机构压紧状态，弹簧会推动浮动盘A向下运动，联动拉轴向下运动，拉轴与滑动板通过导向杆连接，拉轴向下运动通过导向杆转化为滑板的水平运动，滑板带动径向块一起实现径向向内运动，实现零件的夹紧。

当产品加工完成后，需要夹具松开元件，整个夹具的动力和锁紧动力都是采用液压装置，优点在于液压装置稳定，压力平稳，不会产生欠压和超压的情况，夹具松开工作与夹紧工作各机构部件做相反运动。

2.静力学与模态分析

夹具的力学分析很重要，利用ANSYS软件对夹具进行静力学分析，分析的主要过程为，首先是将夹具的三维模型导入到软件中，如图2.1，之后是对相关数据、材料特性等相关参数进行锁定与输入，并对夹具的网络划分和受力、约束进行设定，建立相应的软件求解有限元分析模型，最后是获得夹具的应力和相应的力学图，如图2.2。

靜态分析是对设备和工装进行动态分析，利用模态分析获得结构的固有频率及振型，主要的作用是避免外部振动与夹具产生共振，影响夹具的使用性能。

3.毛坯浇口分析

轮毂毛坯浇口是毛坯铸造时候预留产生的多于材料，如图3.1。

在机械加工中，毛坯的加工主要是以效率为先的原则，因此在毛坯加工中，夹具需要保证毛坯浇口加工时，既能将浇口去除掉，还能将中心孔加工完成，因此夹具与毛坯之间的配合与夹紧位置度要求很高，孔中心需要在零件的中心。

因此在夹具对毛坯固定之后，去除浇口的方式有以下几种：

（1）利用钻头直接将毛坯浇口与中心孔加工完成，通过该种方式处理浇口，需要保证浇口直径小于中心孔直径;

（2）采用阶梯钻将浇口去除掉，该种处理方式钻头要求很高，需要专用的钻头进行毛坯粗加工。

虽然方案2需要特殊钻头，但是与1相比较，还是方案2可以更好的保证零件的加工需求，但是在实际生产过程中，钻头的切削速度使关键的参数，计算公式如下：

式中v一一切削速度（m/min）;

一一工件的抗拉强度（kg / mmz ） ;

Cd一一系数见表（4-2）;

x——系数，当被切削件为铝合金X =0.65;钢X =0.95;铸铁X=1.330。

结论

本文将轮毂机械加工夹具做为研究对象，分析夹具与浇口之间的关系与问题，避免零件加工中出现干涉，利用ANsys软件对夹具进行力学分析，验证夹具设计的合理性与安全性，分析夹具力学受力中的薄弱处，并针对性的进行改进，通过现代技术与设计流程的应用，夹具设计中会节省很多成本，同时也会增加夹具的使用性能，提高零件的加工精度。

参考文献

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[2].李博纪.东伟.现代数控机床的诊断与维修技术.[D].西安航空职业大学.2007.

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