叉車門架槽鋼加工的柔性化夾具設計

戴平， 程雙靈， 何平， 季王衛

（安徽好運機械有限公司，合肥 230601）

0 引言

叉車起重系統主要由內、外門架體與貨叉架組成，內、外門架之間需要側面導向，一般在內、外門架槽鋼上安裝側滾輪來進行導向，側滾輪是通過螺栓安裝在外門架槽鋼的上端和內門架槽鋼下端的螺紋孔上。不同噸位叉車的起重系統不同，需要選用不同的槽鋼類型，而槽鋼上螺紋孔距端面的距離亦有很多種。

目前，槽鋼上螺紋孔加工時采用端面定位，該端面定位機構傳統上多采用導柱導套結構，每種孔距尺寸對應一組導柱導套，因而柔性化程度低，故障率高。而工件的輸送與夾緊亦采用手工方式，效率低。因此探索一種高效、快捷的柔性化夾具有重要意義。

1 槽鋼加工工藝分析

門架槽鋼的結構有很多種，長度為1500～4000 mm不等，材料為25 MnV。加工時，以端面定位，在其上平面鉆攻2-M12螺孔，該螺孔距端面尺寸不同，如圖1所示。門架左右槽鋼上的螺孔亦左右對稱。加工過程中，工件采用自動輸送、定位和夾緊。

圖1 門架槽鋼

2 柔性化夾具的設計

2.1 柔性化定位機構

柔性化定位機構，是實現多種槽鋼多種位置上加工螺紋孔的核心裝置，如圖2所示，其中端面定位板5屬于升降機構的部件。伺服驅動系統包括伺服電機、螺母、絲杠及設置在絲杠兩端的軸承座。液壓系統主要由泵站、電磁閥和油缸等組成。升降機構采用四連桿機構運動原理，由滑塊和導軌、搖臂、液壓油缸及端面定位板組成。端面定位板通過伺服驅動系統來實現前后精確移動，從而實現對工件端面的多種位置準確定位。加工完畢后，在升降機構中的液壓油缸作用下，搖臂擺動，帶動端面定位板向上平移，從而保證工件的順利通過，輸送到下道工序。

圖2 柔性化定位機構

由于端面定位板的位置由伺服電機控制，改變了傳統的導柱導套式機械定位。柔性化程度高，可靠性高。

2.2 輸送與夾緊機構

由于工件重量和尺寸都比較大，同時為了提高生產流線化程度，因而工件全部采用自動輸送方式，如圖3所示。一組托輥2支撐工件5，托輥2安裝在固定架1上，相互之間用鏈條連接，并利用電機驅動，托輥轉動時，便可實現工件的輸送。利用氣缸3和中間支架4，將待加工的一對左右工件夾緊。加工完成后，托輥轉動，將工件運送離開。驅動托輥的電機轉速利用PLC控制，裝卸工件時無須人工搬運。

圖3 輸送與夾緊機構

3 整體結構及工作過程

如圖4所示，本柔性化夾具主要由定位機構1與輸送與夾緊機構2組成。

根據需要鉆孔的槽鋼類型，通過伺服電機驅動絲杠轉動，絲杠的轉動可轉化為螺母的直線運動，螺母與移動機構相連，當螺母運動時，移動機構跟隨螺母通過滑塊在滑軌上移動。到達不同類項槽鋼需限位的位置時，伺服電機停止，移動機構也停止移動，此時通過電磁閥控制液壓油缸伸出，端面定位板由于液壓油缸的伸出，通過搖臂向下擺動，向下擺動到位后，槽鋼利用托輥向柔性定位機構移動，槽鋼端面直到與端面定位板接觸后停止移動。槽鋼與端面定位板接觸的瞬間對端面限位板形成沖擊，端面限位板需要穩定的支撐，液壓油缸輸出穩定，可作為端面定位板支撐，故選擇液壓油缸比較合適。側支架對槽鋼側面進行夾緊定位，完成鉆孔加工后，氣缸復位并松開槽鋼，液壓油缸通過電磁閥控制縮回，端面定位板由于液壓油缸的縮回，通過搖臂向上擺動，向上擺動到位后，端面限位板與托輥上平面之間形成一個槽鋼可通過的空間，槽鋼利用托輥通過柔性定位機構，完成加工。如此循環，選擇相應的伺服驅動程序，使柔性定位機構到達所需位置即可實現對不同種類槽鋼的端面定位，繼而完成加工。

圖4 整體結構

4 結語

根據不同工件的加工要求，編制不同的驅動程序，可實現多種工件的自動輸送、精確定位和快速夾緊，極大地提高了生產效率，降低了生產者的勞動強度，同時也提高了生產的流線化、自動化程度。

本柔性化夾具將機電控制技術與四連桿機構運動原理有機結合起來，結構更加緊湊，可實現工件的柔性化定位與定位板的多方向移動。對其他有類似需求的設計有重要的借鑒意義。

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