面向管接頭類零件的成組工裝設計

張智森

（中航工業金城南京機電液壓工程研究中心，江蘇 南京211106）

0 引言

航空機電產品中有許多管接頭類零件，其獨特的外形決定了需要有專門的工裝來應對該類產品的加工。雖然專用工裝具有結構與剛性上的優勢，但也有只能為一個型號專用的狹隘性，極大地增加了生產成本。

通過分析多種型號管接頭類零件的工藝，把形狀類似、尺寸相近、加工要素和安裝方式相同的零件挑出來進行分組，針對一組（或多組）相似零件的一道（或多道）工序綜合考慮夾具的設計方案，最后對所設計的夾具進行誤差分析，這種夾具叫做成組夾具。它不但具有專用夾具的優點，而且在一定范圍內對工件特征具有良好的適應性。加工組內不同型號零件時，只需更換或調整夾具的某些零件就可以達到要求。其設計流程如圖1所示。

圖1 成組夾具的設計流程

1 零件的分類與分組

該類型夾具是基于對不同型號的管接頭類零件進行工藝分析和改進來設計的。

零件分類：航空機電液壓設備上使用的管接頭有多種型號，把結構相似、加工要素和功能基本相同的零件歸為一類，按“成組”原則設計加工夾具。

零件分組：管接頭類零件在加工時都需要在零件轉彎凸臺處定位，因此，所使用的夾具夾持部分應做成開口的叉形夾持件。叉口寬度B1與轉接頭凸臺處厚度B有關（圖2），因此，加工管接頭零件時，應根據管接頭轉彎處凸臺厚度B設計叉口零件（靠山）的寬度B1。

2 成組夾具結構設計

成組夾具是根據一組被加工零件的特性而設計的，所以它與組內各零件的形位公差、尺寸精度要求都有密切的關系。成組夾具在設計方法和設計步驟上與專用夾具的設計大致相同，但其在結構原理上與專用夾具有所區別。成組夾具一般由基礎件、可調換件和標準件3部分組成，基礎件包括夾具體、夾緊傳動裝置、操縱機構等。對于組內的各種加工對象而言，其基礎件部分是完全相同的，而可換、可調部分是不同的，即通過更換或調整某些定位或導向元件來適應組內不同零件的加工要求。因此，在設計時應綜合考慮組內各零件的形狀和尺寸，合理設計通用的基礎件，正確選擇和確定定位基準、定位元件、導向元件、夾緊方式等。

圖2 管接頭類零件

2.1 定位基準與定位元件的確定

2.2 夾緊方式和夾緊力方向的選擇

為了防止零件在加工中沿定位方向（S方向）移動，本夾具采用叉形靠山和V型塊共同作用來實現定位夾緊。雖然夾緊力方向與切削力方向成90°，但由于加工過程中切削力主要由靠山叉口下端面來承擔，因此夾緊方式是可靠的，既能保證工件放置的正確，又能滿足成組的要求。

2.3 夾具體及其他基本設計

夾具基體是成組夾具的基礎，不但要結構合理，而且要有足夠的剛度。另外，基體外廓尺寸應滿足組內全部零件的加工要求。其他基礎件應根據組內各工件的尺寸、形狀等因素綜合考慮，最終確定夾具基體的形狀、尺寸。

2.4 成組夾具結構

加工管接頭類零件的成組夾具結構示意圖如圖3所示。

該夾具靠山18在垂直方向可柔性調整，以適應凸臺寬度B相同、垂直方向上尺寸H不同的管接頭的加工要求。垂直方向上通過調整緊定螺釘20和螺釘22來升降蓋板18的高度以適應不同的深度H的定位。對于垂直方向上的定位，則可以依據管接頭凸臺厚度B來設計靠山18的寬度B1，通過更換調換件來滿足垂直方向上的定位要求，從而實現不同尺寸管接頭類零件的定位。管接頭的夾緊通過調整絲杠3帶動左右鉗口5、7的相對運動來實現，絲杠的調節可以保證滿足一定尺寸范圍內不同直徑D的管接頭的夾緊要求，加工管接頭最大直徑D由夾具鉗口7或9的開口寬度決定。

圖3 夾具裝配圖

3 定位誤差分析

管接頭類零件外徑和端面都有精度要求，第一項徑向尺寸相對于外螺紋的大徑有位置度要求，第二項端面對徑向軸線（即凸臺中心）有長度要求。從夾具結構可以看出，管接頭類零件的這2項精度可以通過調整靠山18來調節管接頭水平軸線與圖3組合夾具體右圖水平軸線的位置度關系，使之位置度在條件范圍內跳動。同時調整圖3絲杠3來驅動鉗口5、7的相向運動，使之夾緊管接頭，可使管接頭垂直方向軸線與鉗口V型中心線平行度、位置度關系保持在條件范圍內。

4 結語

該夾具的改進是基于不同尺寸管接頭類零件的加工而進行的，經過多種型號產品的加工試制，完全能滿足產品的加工需求，而且該產品有如下優點：（1）縮短設計周期：加工不同型號管接頭時，只需設計調換件。調換件單獨出圖一般只占總夾具設計量的5%～15%，以本夾具為例，調換件只占設計總量的10%。（2）縮短制造周期：標準化、系列化零件的大量應用，使得加工產品型號更換后只需加工調換件，從而縮短了生產準備周期，節約了設計和制造成本。（3）節約原材料：調換件所需原材料只占夾具用料的5%～15%。（4）便于管理：該型成組夾具結構緊湊，一物多用，大大減少了專用夾具的數量，便于工具站的管理。

［1］航空工藝裝備設計手冊編寫組.航空工藝裝備設計手冊夾具設計［M］.國防工業出版社，1979

［2］張以平.緊固件基礎國家標準匯編［M］.中國標準出版社，1988

［3］李月琴，曾令宜，弓申.撥叉、撥叉體類零件鉆徑向孔成組夾具設計［J］.工具技術，2005（8）