汽车关键部件的夹具设计

优胜客服王老师

近年来汽车行业飞速发展，每一年的汽车展会都会有大量的新车型展出，汽车已从以往的实用型逐渐向现今的时尚型转化，车体外形、颜色及发动机性能等都不断的发生变化。工件加工趋于精细化，用户对机床的智能性要求越来越高，以往的组合机床加工陆续退出机床市场，柔性加工要求智能化。各类切削中心新产品不断出现，小型智能制造大量应用于小型零件加工。较大零件主要用单击配专用夹具，机器人连接各工序的形式是当今机床市场的一大趋势。这种形式取代了原有刚性组合机床，某个产品更新换代无需对整套加工线淘汰，只将机床原有的夹具替换掉即可。这种制造模式在产品改型时运用灵活，专用夹具成本远远低于机床的制造成本，节省了大量的费用。

1.零件的结构分析



汽车结构中，飞轮壳安装在发动机与变速箱之间，外接曲轴轴箱、发动机和油底壳，内置飞轮总成，起到连接机体、防护和载体的作用。飞轮壳的主要功能是实现发动机与变速器的有效联接，通过它的变化，同一型号的发动机可以搭载不同型号的汽车，满足市场要求。

一般，飞轮壳的外形类似盆状，外形比较大，一般直径500mm左右，高度200mm左右，结构复杂，壁厚不均匀，薄壁处只有4～5mm，壁厚处大概有40mm左右，与发动机和离合器相连接的两个面的面积较大。材料多用铸件，由于这种结构特点，铸造很难实现两个大面的压铸，必需通过机械加工才能保证有良好的稳定性和密封性。工件结构如图1所示。




图　1

作为连接发动机和变速器、承担发动机和变速器的部分质量、保护离合器和飞轮的发动机支承部件，其加工质量直接影响发动机的性能。由于零件结构不均匀、形状复杂及刚性不足等特点，为了保证零件加工的准确性，故设计夹具对定位点、夹压点和夹紧力要求更加严格。

2.夹具方案设计



在机械加工中，要完成工件的加工质量，定位和装夹是重中之重，定位的第一步要确定夹具在机床的准确位置，第二是工件夹具中的准确位置，只有定位准确，机床的后续动作才有意义，才有可能实现提高工作效率、保证稳定的产品质量、降低生产成本和缩短生产周期的目的。

飞轮壳从结构上看属于难加工的零件，形状不规则，难以装夹定位的工件，这类工件的定位装置设计困难，为了保证加工余量，用自动定心装置将工件中心定位，根据零件定位面的结构选定1、2、3三个主定位点和主夹紧点。由于结构不规则增加4点辅助支撑和1、2、3三处辅助夹紧点。通过Y向推靠的角向定位限制工件旋转，完成夹具定位、夹紧方案。如图2所示。


图　2

3.夹具结构设计



夹具的结构如图3所示。


图3　夹具结构（夹紧姿态）
1.定心装置2.限位柱3、10.夹紧液压缸　4、6.压板5、9、12、13.辅助支撑液压缸　7.角向液压缸　8.支撑杆11.定位块14.调整装置15.对刀装置16.夹具体

通过调整装置和夹具体上的两个凹台面将夹具准确安装在机床工作台上。4个定位块安装在夹具体上，调整3个主定位块高度一致，完成工件主定位，第4个辅助支撑调整刚刚与零件接触避免发生过定位。定心装置由1个液压缸和若干个零件组成，液压缸上下移动完成工件的中心定位。工件通过角向液压缸和支撑杆将工件一拉一推完成角向定位。3个压板4通过夹紧液压缸3将工件夹紧，气检检查工件是否完成准确定位后，,辅助支撑液压缸12和辅助支撑液压缸5将辅助支撑杆与工件接触，辅助夹紧液压缸10连接压板6完成辅助夹紧，工件的定位、装夹完成。

夹具与机床位置固定后工件装夹完成，经过夹紧力、切削参数的精确计算，选择合理的支撑液压缸和夹紧液压缸，达到定位、夹紧和加工可靠。通过对刀装置将工件的准确位置反馈给机床系统后进行工件加工。

4.夹具动作循环



整个夹具的动作如图所示，通过夹具体中各油、气及水路循环的设计与机床各接口连接，完成动作如图4所示。


图4　夹具动作循环

以上动作完成机床将半成品工件从无料检测到机械手上料再到夹具胀销、缩销、角向定位、工件夹紧、加工及工件松夹等24个动作，完成自动加工循环。实现了智能操作，省时省力，大大提高生产效率。

5.结语



该液压夹具的辅助加工时间累积16.6s，夹紧力计算准确，从机床的有无料检测、机械手上下料，夹具夹紧到工件松夹、检测等完全实现无人化加工，在客户验收的过程中对飞轮壳的检测，合格率几乎100%。用户反馈效果良好， 提高生产效率，夹具结构适用性强，汽车行业的加工向智能化生产迈出了崭新的一步。