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轉向節是汽車底盤系統中對的重要部件，通常會采用工藝分散的方式進行加工，工序過程為：粗車半精車、磨削、粗銑精銑、鉆孔、鉸孔、攻絲，有多道工序需要用到專用的夾具。 + Q5 b' d, V! h' z
下面設計使用的一些夾具實物圖 ▼ 圖1
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圖2
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圖3 $ X2 f$ p3 o6 S9 ?7 a/ \" u
圖4
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圖5
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看完這些加工和實物可知，轉向節的結構復雜，屬于空間異形件，其加工部位空間方位多、孔系件的位置度要求嚴，所以需要設計專用的夾具實現在加工過程中的準確定位和夾緊。接下來我們主要針對如下圖6所示的整體式轉向節，提出合理的加工方案，并設計銑面鉆孔的夾具。 圖6 整體式轉向節 7 \1 W5 z- s/ T1 p- m
一、轉向節加工工藝分析如圖6所示轉向節第二個工序設計夾具，在第一道工序加工完轉向節軸相關尺寸以及螺紋 孔M8和Φ12.3的通孔所在平面后的工序，這一工序所需加工尺寸如圖7所示，主要加工尺寸有: 2 個M8的螺紋孔，有效螺紋深度為13mm；2個Φ12.3的通孔；2 個Φ12的通孔；銑Φ12通孔所在的平面，表面粗糙度要求為 Ra6.3。
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圖7 轉向節加工尺寸要求
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二、轉孔銑面夾具的設計2.1 定位基準與夾緊方案的確定 由于在進行此工序加工之前已經完成轉向節軸相關尺寸以及螺紋孔的加工。所以選用尺寸為Φ34.90的軸段外圓面和螺紋孔M8和Φ12.3通孔所在平面做為精定位基準，限制工件的4個自由度，同時利用轉向節長彎臂做為粗定位基準，限制工件其余的2個自由度。采用翻轉式結構，通過螺旋杠桿夾緊裝置進行夾緊。
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2.2 夾具結構的設計 設計的銑面打孔夾具結構如圖8所示，夾具主要由底板1、翻轉平板2、夾緊臂5、螺桿14、定位銷12、壓桿16等組成。 ) o+ _; f& w1 A$ }
圖8 夾具結構
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2.3 夾具結構的三維建模 利用 Pro /E 對夾具的零件圖進行三維建模，并且利用 Pro /E 中的虛擬裝配功能對夾具進行虛擬裝配，虛擬裝配圖如圖9所示。通過三維建模設計者可以更有效的了解空間情況，進行空間布局，同時節省了對于零件的繪制時間，在實體修改時，裝配件可以隨實體位置變化而變化，而且不通過實際生產調試就可在設計過程中檢測出零件之間是否存在干涉等問題。
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圖9 銑面鉆孔夾具的虛擬裝配
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三、夾具夾緊力與誤差分析計算# ^$ [, S% _" M$ O- [9 ] ?3 k) h, g
3.1 夾具夾緊力的計算 夾緊的目的，是保證工件在夾具中的定位，不至于因加工時所受到切削力、重力或伴生力( 離心力、慣性力、熱應力等) 的作用而產生移動或振動。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要而不可缺少的組成部分，夾緊裝置設計的優劣，對于提高夾緊的精度和工作效率、減輕勞動強度都有很大的影響。 5 w% ~. U" P1 N2 X2 v) |' x
圖10 壓板夾緊工件受力圖
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由于轉向節體積較小。重量較輕，所以在計算夾緊力可以不考慮轉向節的重力，且在銑銷時所需夾緊力較小，所以主要考慮鉆銷時的夾緊力。在鉆銷時工件受力情況如圖10所示。 . \1 K2 V: N& L" l# Y
（1）鉆銷所需夾緊力為:W = kM/a( f1 + f2 )； （2）在夾具的結構設計中，采用螺旋杠桿夾緊裝置，夾緊力 W1 按下式計算:W1 = L1/L2·Qη。 圖11螺旋杠桿夾緊機構受力分析
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3.2 定位誤差分析 在加工過程中，產生誤差的因素有很多，例如定位誤差、夾具誤差、安裝誤差、對刀誤差、加工方法誤差等，這些誤差之和不能超過工件的誤差要求。在一般情況下，為了保證加工精度，一般規定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/3，即ΔD≤( 1/5－1/3) T，定位誤差ΔD是基準位移誤差ΔY和基準不重合誤差ΔB的總和，即：ΔD = ΔY + ΔB。 3 f8 x, }2 Q3 w! ~4 C* B
圖12 基準位移誤差 - }1 D3 S& w$ O( N6 D9 y
（1）根據所設計的夾具結構可知，工序基準和定位基準均為尺寸為34. 90的軸段的中心線，所以基準不重合誤差 ΔB= 0； （2）如圖12所示，基準位移誤差ΔY=（Dmax－d0min）/2。 通過計算可知，定位誤差小于加工誤差的1/5，所以該夾具的精確度可以保證零件的加工精度要求，可以實現該轉向節大批量、高效、高精度的生產。 " ?: u- U l& k E7 T. T
轉向節夾具方案 E' Q6 B+ I6 G- X7 y2 X
異性件夾持主要考慮的事定心和夾持穩定性，仿型夾持才是最好的。針對乘用車（小轎車）的轉向節夾具方案： & K6 G! g4 c; D* \3 ]
工序轉向節OP-10 工序轉向節OP-20 工序轉向節OP-30
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結 語
, f4 N" T7 f& |- f9 _0 E1 P1 R該銑面鉆孔夾具結構合理，定位誤差小，適用于轉向節這種批量大、結構復雜的空間異型件的加工，在加工過程中，可以減輕操作者的勞動強度，并能提高生產效率及加工精度，對類似復雜零件的加工具有一定的指導性。 3 O/ Z5 \( C" p# O
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發表于 2022-12-27 13:09:42
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