新型汽車輪轂快速鉆床夾具設計和應用

中信戴卡股份有限公司 （河北秦皇島 066011） 楊金嶺

作為國內第一家鋁合金車輪制造企業，從2008年起，中信戴卡鋁車輪產品銷量蟬聯世界第一。在技術研發方面，中信戴卡始終注重技術進步與創新。2002年開始，陸續建立歐洲技術中心、日本技術中心、北美技術中心，完成全球研發布局，做到24h無間隙研發設計，保持制造技術國際領先性。

在生產工藝方面，中信戴卡努力實踐著由傳統制造業向現代化“智造”的轉變。擁有國際領先的鋁合金車輪制造鑄造工藝生產線、鑄旋工藝生產線、鍛造工藝生產線，可以滿足不同客戶的定制要求。公司旗下的KSM鑄造集團擁有世界領先的差壓和真空鑄造工藝，其中，差壓鑄造為其獨首創，是全球首家采用該技術大規模生產底盤零部件的企業。先進的制造工藝成功實現了零部件產品輕量化制造，順應了全球汽車產業節能減排趨勢的要求。

1. 背景技術

現有夾具不適用各種尺寸的車輪毛坯，更換頻繁，制造成本高，操作麻煩，浪費時間和精力。在現有的工藝條件下，鍛造的擴孔切邊模具不能沖輪轂中心孔，數控車床不能鉆孔只能擴孔，而旋壓機需要使用中心孔進行定位，所以預機加前必須使用鉆床鉆輪轂中心孔。原有的鉆床卡具為每個輪型對應一套卡具，不具有通用性，而且夾具體積龐大，制造成本高，更換費時費力。隨著輪型的不斷增多，需要的夾具隨之增加，這樣不但大大增加了生產成本，占用很大的存放夾具空間，而且每次生產時都必須更換整套夾具，增加了現場工人勞動強度，降低生產效率。

2. 改造計劃實施

了解到以上的情況，鍛造技術科成立鉆床夾具設計改造小組，研究改進現有的鉆床夾具。對鉆床夾具的設計改造分為6個階段：①現有夾具使用狀況詳細調查。②設計改造可能性分析。③設計方案討論。④圖樣設計及外委加工。⑤安裝及使用跟蹤。⑥持續改進。

按照改造計劃，我們主要進行了以下工作：

（1）我們對鉆床夾具進行了詳細調查，發現問題如下：現有夾具不具有通用性，更換輪型時都要更換全部夾具，現有夾具體積龐大笨重（每套夾具都有幾十kg）更換費力費時，每次更換時都需要兩人合作，大約1.5h。現有夾具制造成本高，每套夾具成本大約4 500元，需要專門地點存放。產生以上問題的主要原因是設計初沒有考慮到生產輪型的多樣性，僅僅是為某個輪型設計。

（2）我們本著通用性、靈活性、經濟性的原則進行了改造方案討論，一致認為新夾具應該分為兩部分：公用部分及調整部分，由于鍛造毛坯表面不光滑，采用徑向四點定位，軸向鍛造輪唇定位。

3. 本裝置技術結構方案

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型夾具作進一步的說明：圖1是普通鉆床夾具示意圖，圖2是本實用新型改進的車輪鉆床夾具示意圖，圖3是本實用新型改進的車輪鉆床夾具實物圖。技術方案為：改進的車輪鉆床夾具，包括左夾盤 6，右夾盤 5，鉆床連接板 4，設置動力氣缸2、氣源管線1 和氣動連桿 3。動力氣缸2與氣動連桿3連接，氣動連桿3與右夾盤5連接，氣源管線1連接動力氣缸2和氣源，可更換階梯夾爪7設置在左夾盤6和右夾盤5上。新夾具采用動力氣缸2、氣動連桿3替代了圖1中傳統的螺旋手柄2和螺旋推進桿1，通過動力氣缸2增加了夾盤夾緊速度，而且可以通過一套階梯夾持爪夾不同種輪型。

圖1 普通鉆床夾具示意

圖2 改進的車輪鉆床夾具示意

4. 具體實施方式

作為本實用新型夾具的實施實例，改進的車輪鉆床夾具包括左夾盤、右夾盤和鉆床連接板。其特征在于 ： 設置動力氣缸、氣源管線和氣動連桿。動力氣缸與氣動連桿連接，氣動連桿與右夾盤連接，氣源管線連接動力氣缸和氣源，可更換階梯夾爪設置在左夾盤和右夾盤上。

我們對新夾具進行了試裝配（圖3是本實用新型改進的車輪鉆床夾具實物圖），該夾具主要分為三部分：通用固定盤、通用滑動盤、定位塊。更換不同外徑輪型時，只需要松開四顆定位塊固定螺釘，取下定位塊，放上新定位塊，擰緊四顆固定螺釘就可以加工新輪型。該夾具工作原理為：把清洗后輪放在通用固定盤和通用滑動盤上，打開節流閥，氣缸帶動通用滑動盤向通用固定盤運動，通過四顆定位塊夾緊輪轂，實現四點徑向定位。

軸向通過通用固定盤、通用滑動盤平面實現軸向定位。其中定位塊質量不大于1kg，更換夾具耗時不大于10min。經過一個多月的使用跟蹤，該夾具可以完全滿足生產，達到小組設計要求，至今一直在正常使用，沒有出現異常狀況。

圖3 經改進的車輪鉆床夾具實物圖

5. 使用效果對比

如附表所示，按照鍛造部現有20個輪型3個外徑規格計算，使用老夾具需要加工20套夾具，費用為10萬元；使用新夾具僅需要加工3套夾塊，費用為200元，節省費用9.94萬元。按照每5天更換一次夾具計算，老夾具每年需要消耗109.5個工時，使用新夾具每年需要消耗不到11個工時。

新老夾具對比

經過對比，我們認為這次改造非常成功，但是我們小組仍然在繼續關注，為適應以后的新輪型設計出更好的夾具。

6. 結語

通過努力，新設計出的快速鉆床夾具成本低，方便安裝使用，降低現場勞動強度，提高生產效率的通用型鉆床夾具，但是這一點點成績僅能代表過去，以后的工作任重道遠，我們一定密切關注生產現場，主動了解市場的發展，努力提高自己的業務能力，為戴卡集團鍛造事業的發展貢獻自己的力量。本結構已申請專利，授權公告專利號 CN 203140816 U。