主軸承蓋加工自動線典型夾具分析

吳長江

(大連東方專用機床有限公司，遼寧大連 116033)

主軸承蓋加工自動線典型夾具分析

吳長江

(大連東方專用機床有限公司，遼寧大連 116033)

文章介紹了一種應用于發動機主軸承蓋加工自動線的夾具，該夾具在可靠定位、夾緊的前提下將主軸承蓋由一個整體切割成五個分件，同時夾具還具有良好的通過性，使輸送帶輸送的五個分體工件順利地通過夾具，解決了傳統工藝主軸承蓋單個加工的局限性，也為實現本自動線各加工工序的可靠運行提供了重要保障。

典型夾具；主軸承蓋；自動線

0 引言

夾具是組合機床及其自動線的關鍵部件之一，是為某種零件的特定工序而設計的專用部件，以實現對被加工零件的準確定位、夾緊[1]。夾具的可靠性與否直接影響機床的加工精度，尤其是組合機床自動線的夾具，具有比組合機床單機夾具更高的可靠性和技術要求[2]。

主軸承蓋是發動機的重要部件，它的加工精度直接影響發動機的整體性能[4]。主軸承蓋加工的傳統工藝是單個加工每個主軸承蓋上的端面、卡瓦槽及螺栓孔等工序[3]，不但精度難以保證，而且需要大量的輔助時間，影響加工節拍。

本文介紹的是發動機主軸承蓋數控組合機床自動線中的一個典型夾具，它實現了主軸承蓋的整體定位夾緊，并且保證了在切斷之后主軸承蓋各片的寬度及位置度要求，同時，本夾具還保證被切斷的零件順利通過夾具。因此，本夾具是本機床整體切斷主軸承蓋成為可能的重要保障，而此種工藝既保證了主軸承蓋各工序的加工精度，又大大縮減了加工節拍，是主軸承蓋加工工藝的重要突破。

1 被加工零件技術要求

本自動線是為某汽車公司設計制造的發動機主軸承蓋加工自動線 。

1.1 被加工零件的加工內容

如圖1所示，被加工零件的加工精度要求比較高，如一次鉆削φ11.4螺栓孔要保證±0.05的位置公差；一次銑削鎖口槽要保證39.375±0.025和59.625±0.025的位置公差等。

圖1 被加工零件圖

1.2 加工工藝要求

如圖2所示，左圖為加工前零件狀態，右圖為加工后零件狀態。加工前零件為整體形式，加工后成為五個分件，該夾具除完成對工件的定位、夾緊外,還要保證被加工后分件的可靠輸送,這些要求是本夾具重點考慮的問題[5]。

圖2 被加工零件加工內容

2 典型夾具結構

2.1 夾具定位形式

圖3 夾具示意圖本夾具剛性的可靠度直接影響被加工件的精度及刀具的使用壽命，為此夾具采用了高牌號的灰口鑄鐵，定位塊1和定位塊2的材料也采用了機械性能優良的T10A高級優質工具鋼[3]，同時將數控滑臺臺面的前端進行了修改木型補充加工與定位塊2用4個M12螺釘和2個φ20的圓錐銷相連，增強了夾具的系統剛性[6]。

在解決了夾具的定夾可靠和本身剛性問題之后，被加工件如何順利地通過夾具是本夾具的另一項關鍵技術，因為被加工件在進入本單機之前是整體件，當本工序加工完成后，工件被切成五件。由于機床結構限制，在輸送方向，夾具輸送面與輸送帶輸送面有80mm的間隙，使被切開的工件(最薄的工件為19.5mm)不能順利地通過夾具而影響自動線的正常運行。按常規設計，此處須增加一個單獨的接料裝置以消除這80mm的間隙，一般采用油缸驅動，并增加開關與自動線的相關信號互鎖。這樣既增加了成本，又影響了自動線的可靠性。而本夾具則利用數控滑臺這一動力源設計了一套回轉接料裝置，來消除這80mm的間隙，同時被加工工件順利通過夾具。簡化了結構，節約了成本，提高了生產效率，使系統在滿足加工精度的要求下可靠運行。

4 結束語

本夾具實現了利用主軸承蓋端面定位并加工端面的加工方法，夾具定位面采用氣檢檢測方式，實現了工件的精確定位；利用雙層楔鐵夾緊機構，實現了主軸承蓋切斷后仍然夾緊可靠，保證了主軸承蓋整體切斷加工機床的加工精度；利用滑臺移動動力設計的轉接料裝置，實現了主軸承蓋切斷后的準確輸送。總之，本夾具結構緊湊，定位夾緊可靠，是主軸承蓋整體切削加工工序的重要突破，對同類產品的加工工藝具有重要的指導性的作用。

[1]大連組合機床研究所. 組合機床設計·機械部分[M]. 北京：機械工業出版社，1975.

[2]沈陽工業大學. 組合機床設計[M]上海：上海科學技術出版社，1990

[3]李洪．機械加工工藝手冊[M]．北京：北京出版社，1990．

[4]王寶璽，賈慶祥．汽車制造工藝學[M]．北京：機械工業出版社，2008．

[5]謝家瀛．組合機床設計簡明手冊[M]．北京：機械工業出版社，2002．

[6]楊叔子．機械加工工藝師手冊(第三版)[M]．北京：機械工業出版社，2002．

(編輯 趙蓉)

本夾具是應用在銑削加工機床自動線上，以往設計此類機床夾具時,多數是夾具固定,銑削頭移動。本夾具根據機床的結構和布局，將夾具固定在一個數控滑臺上，在加工過程中與滑臺一起作進給運動。從被加工零件工序內容可知，各定位面的精度要求很高，其中底平面度小于0.02，所以工件在本工位夾具中采用三面定位，即底平面、側面、端面。由于工件尺寸較小，數控滑臺在原位時，端面定位點布置比較困難，故本夾具充分利用數控滑臺的特點，當輸送帶將工件送入本夾具后，數控滑臺向前120mm,離開原位，此時開始定位、夾緊。為保證定位的準確性，三面均設有氣動檢測裝置。

2.2 夾具夾緊形式

本工序的加工內容是將被加工零件切斷，通過計算其切削力在2000kg·f左右,切削力較大，且切開后的工件要能單獨夾緊，以避免因切開后的夾緊不可靠而影響工件的加工精度及刀具的使用壽命。因此，夾具采用有足夠的多點夾緊力(共10點)并能自鎖的夾緊機構，同時夾具還具有足夠的剛性，以抵消銑削加工時所產生的切削力。

3 夾具結構的研發設計

組合機床自動線的夾具除了應具有組合機床單機夾具的功能之外，還應該具備以下幾個特點：

1)夾具的定位、夾緊應具有比單機更高的可靠性。

2)夾具應有良好的通過性，使被加工件從一端進入夾具，加工完成后從另一端順利通過夾具。

3)夾具內的鐵屑應能順利地排出夾具，以免影響工件的正確定位。

為了使夾具的定位夾緊更加可靠，夾具定位塊設置了氣動檢測裝置，保證了工件的定位可靠。本夾具的端面定位是一項關鍵技術，被加工件由輸送帶輸送到夾具之后，通過數控滑臺隨夾具向前移動120mm，此時恰好移動到端面固定定位面上，通過端面推靠裝置將被加工件進行端面定位，之后進行被加工件的夾緊。夾緊完成后，端面推靠裝置撤回，被加工件繼續通過數控滑臺隨夾具向前移動，當離開端面固定定位面之后進行切斷加工，實現了既用端面定位又對端面加工的可能性。

在夾緊結構的設計上，由于工件尺寸的限制，多點夾緊采用了前后排分開的楔鐵夾緊機構，同時對需要切開的工件進行夾緊，如圖3所示，夾緊油缸缸徑為φ50的雙活塞桿油缸，大腔面積為18.8cm2。由于結構的限制，楔鐵與推桿采用滑動摩擦副，為確保楔鐵夾緊后能夠松開，故楔鐵楔緊角取為14°，它的夾緊力放大倍數為1.6左右，夾緊時油缸大腔保壓，以保持足夠而穩定的夾緊力。這樣單個油缸所產生的夾緊力在工作壓力為3MPa時約為900kg·f，五個夾緊缸共產生4500kg·f，足以抵消銑削加工時所產生的切削力[2]。

Analysis of Main Bearing Cap Automatic Processing Line of Typical Clamp

WU Chang-jiang

(Dalian Dongfang Special Purpose Machine Co.,Ltd.,Dalian Liaoning 116033,China)

This paper introduces the clamp of the automatic production line for machining the main bearing cap of engine, the clamp has not only the accurate positioning and the reliable clamping function of the machining process of the main bearing cap cutting into five pieces, but also ensure the workpiece passing to the clamp successfully by the belt conveyor, solved the limitation of the traditional process of main bearing cap, is an important safeguard to realize the machining process of the machine tool.

typical clamp; main bearing cap; automatic line

1001-2265(2014)04-0131-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.04.036

2013-07-31；

2013-10-12

吳長江(1962—)，男，遼寧大連人，大連東方專用機床有限公司高級工程師，一直從事組合機床設計與研發工作,(E-mai)wcjiang1962@163.com。

TH162；TG65

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