主减速器壳车外圆夹具研制

2021-01-06徐鲁冰周旭陈玉麟吴祖国

河北农机 2020年12期

徐鲁冰周旭陈玉麟吴祖国

1.湖北汽车工业学院机械工程学院 2.东风德纳车桥公司制造工程部十堰工艺科

汽车主减速器壳（也称为主减速器壳梁）是汽车底盘的重要构件之一，汽车主减速器壳属于汽车重要的零部件，需要承受较大且复杂的载荷和应力[1-2]，结构复杂，孔和面位置度要求较高。由于汽车生产的多品种、高节拍、大批量的特性，汽车装备制造业也朝着柔性、高效、高精、智能方向发展[3]。

为了适应主减速器壳大批量生产要求，保证主减速器壳车外圆精度要求，提高主减速器壳生产效率，本文研制了主减速器壳车外圆夹具。

1 主减速器壳车外圆工序要求

主减速器壳采用铸造成型方法，壁厚不均匀，形状复杂，壳体采用的是QT450-10A 材料，具有较高的刚度、抗拉和抗压强度和良好的抗振性[4-5]。

主减速器壳车外圆加工示意图如图1 所示，外圆主要采用车削加工，位置很难保证。由于主减速器壳的体积较大，且较重，采用立式车床进行加工。

图1 主减速器壳车外圆示意图

本设计采用一面两销的定位方式，定位平面选择主减速器壳最大的已加工端面，定位孔为大端面上两个距离较远且精度较高的孔，两定位销为一个圆柱销、一个菱形销。

主减速器壳属于箱体类零件，体积较大，且较重，装夹困难。为便于工件准确定位，夹紧力作用方向使工件变形最小，夹紧方向与主减速器壳定位表面方向垂直。夹紧点落于支撑元件相应范围内，在支撑元件相应范围内刚性较好。

为了适应大批量生产要求，提高生产率，便于装夹工件，因此可采用液压进行工件定位和夹紧，可实现装夹过程方便快捷。

2 夹具的工作原理

液压系统具有结构紧凑、使用灵活、安全可靠、液压驱动体积小、驱动力大等优点[6]。采用液压夹紧的夹具装配图如图2 所示。

夹具的工作原理为：检查夹具在工作台中的位置；竖直安装的夹紧油缸活塞杆向下缩回，顶板和3 个竖直的夹紧块向下缩回；3 个水平推杆不再受油缸活塞杆推力作用，3 个竖直安装的转臂在弹簧推力作用下逆时钟方向旋转，3 个水平安装的定位板在弹簧推力作用下向外缩回，便于主减速器壳的安装；将主减速器壳的定位平面朝上，用旋臂吊将主减速器壳放到夹具内，下端面与3 个竖直的夹紧块接触，3个竖直的夹紧块支撑主减速器壳，同时将两定位销分别放入主减速器壳的两定位孔中；竖直安装的夹紧油缸活塞杆向上伸出，活塞杆推动3 个可转动的滚子，3 个水平推杆在受活塞杆推力作用下向外移动，从而使竖直安装的转臂克服弹簧力顺时针方向转动，推动3 个水平安装的定位板向里面移动，3 个水平安装的定位板到位后，活塞杆推动顶板和3 个竖直的夹紧块向上移动，使主减速器壳的定位平面与3 个水平定位板贴紧，完成主减速器壳的平面定位；3 个夹紧块处于夹紧状态，完成主减速器壳的定位和夹紧；操作立式车床，完成主减速器壳的外圆加工等工艺，加工完成后，竖直安装的夹紧油缸活塞杆向下缩回，顶板和3 个竖直的夹紧块向下缩回，3 个水平推杆不再受油缸活塞杆推力作用，3 个竖直安装的转臂在弹簧推力作用下逆时钟方向旋转，3 个水平安装的定位板在弹簧推力作用下向外缩回，便于主减速器壳的装卸；用旋臂吊将主减速器壳吊离夹具。至此完成了第一件主减速器壳的安装、定位、夹紧、加工、松开和吊离；后面的主减速器壳都可按前述的安装、定位、夹紧、加工、松开和吊离进行车外圆工作。

图2 夹具装配图

3 夹具主要结构的特点

夹具采用一面两定位销定位，工作时要保证两定位销的尺寸精度和位置精度。两定位销的高度是工件夹紧后的定位高度与夹紧时工件的移动距离之和，夹紧时工件的移动距离不要太长，只要3 个水平定位板水平向内移动时不与工件产生干涉就行。

平面定位及竖直夹紧原理如图3 所示。采用一个竖直油缸进行联动定位和夹紧；3 个水平定位板分别由3 个水平安装的推杆控制伸缩，要保证由3 个水平定位板底平面组成的平面对工作台的平行度，从而保证定位精度；转臂与定位板、推杆与转臂之间采用圆柱面与平面接触，相当于两个凸轮机构，可减少构件个数，从而精简机构；定位板采用压缩弹簧回位，也能使机构简单；活塞杆与水平推杆之间采用滚子连接，用滚动摩擦代替滑动摩擦，由于滚动摩擦系数比滑动摩擦系数小得多，从而可减少能量损失，增加机构的传动效率；活塞杆与顶板之间采用圆柱面与平面接触，可以使3 个竖直的夹紧块同时受到顶板向上的推力，能同时3 个点均匀地夹紧主减速器壳，保证各夹紧点的夹紧力均衡。在竖直安装的夹紧油缸活塞杆向下缩回状态下，3 个竖直的夹紧块与顶板之间留有较大间隙，保证竖直安装的夹紧油缸活塞杆向上伸出，3 个推杆到达最外位置，即3 个定位板到达最里位置后，顶板才开始顶压3 个竖直的夹紧块，这样3 个水平定位板水平向内移动时不会与工件产生干涉。