輪轂車床加工夾具設計與研究

侯健 張建

[摘要]機械加工過程中，零件在機床上需要一些特定設備輔助加工，夾具時加工過程主要的部件，是保證加工精度和固定零件的作用，分析夾具的徑向定位、夾具的靜態學，根據模態分析，毛坯澆口分析，確定影響夾具穩定性的原因，保證夾具獲得更高的加工精度。

關鍵詞：夾具徑向定位;靜力學與模態分析;毛坯澆口分析;

1.夾具徑向定位

輪轂夾具的主要作用是對零件進行定位與夾緊，保證零件在加工過程中處于爭取的位置和狀態，在對夾具設計之前需要對零件進行分析，依靠6點定位原則的要求確定輪轂的定位方式如圖1.1。

根據產品的定位要求，設計出圖1.2的夾具。

夾具的工作方式為當產品放置夾具上，需要對輪轂進行夾緊時候，液壓油缸會推動拉桿做向下運動，拉桿會帶動浮動盤B運動，夾具內的彈簧機構壓緊狀態，彈簧會推動浮動盤A向下運動，聯動拉軸向下運動，拉軸與滑動板通過導向桿連接，拉軸向下運動通過導向桿轉化為滑板的水平運動，滑板帶動徑向塊一起實現徑向向內運動，實現零件的夾緊。

當產品加工完成后，需要夾具松開元件，整個夾具的動力和鎖緊動力都是采用液壓裝置，優點在于液壓裝置穩定，壓力平穩，不會產生欠壓和超壓的情況，夾具松開工作與夾緊工作各機構部件做相反運動。

2.靜力學與模態分析

夾具的力學分析很重要，利用ANSYS軟件對夾具進行靜力學分析，分析的主要過程為，首先是將夾具的三維模型導入到軟件中，如圖2.1，之后是對相關數據、材料特性等相關參數進行鎖定與輸入，并對夾具的網絡劃分和受力、約束進行設定，建立相應的軟件求解有限元分析模型，最后是獲得夾具的應力和相應的力學圖，如圖2.2。

靜態分析是對設備和工裝進行動態分析，利用模態分析獲得結構的固有頻率及振型，主要的作用是避免外部振動與夾具產生共振，影響夾具的使用性能。

3.毛坯澆口分析

輪轂毛坯澆口是毛坯鑄造時候預留產生的多于材料，如圖3.1。

在機械加工中，毛坯的加工主要是以效率為先的原則，因此在毛坯加工中，夾具需要保證毛坯澆口加工時，既能將澆口去除掉，還能將中心孔加工完成，因此夾具與毛坯之間的配合與夾緊位置度要求很高，孔中心需要在零件的中心。

因此在夾具對毛坯固定之后，去除澆口的方式有以下幾種：

（1）利用鉆頭直接將毛坯澆口與中心孔加工完成，通過該種方式處理澆口，需要保證澆口直徑小于中心孔直徑;

（2）采用階梯鉆將澆口去除掉，該種處理方式鉆頭要求很高，需要專用的鉆頭進行毛坯粗加工。

雖然方案2需要特殊鉆頭，但是與1相比較，還是方案2可以更好的保證零件的加工需求，但是在實際生產過程中，鉆頭的切削速度使關鍵的參數，計算公式如下：

式中v一一切削速度（m/min）;

一一工件的抗拉強度（kg / mmz ） ;

Cd一一系數見表（4-2）;

x——系數，當被切削件為鋁合金X =0.65;鋼X =0.95;鑄鐵X=1.330。

結論

本文將輪轂機械加工夾具做為研究對象，分析夾具與澆口之間的關系與問題，避免零件加工中出現干涉，利用ANsys軟件對夾具進行力學分析，驗證夾具設計的合理性與安全性，分析夾具力學受力中的薄弱處，并針對性的進行改進，通過現代技術與設計流程的應用，夾具設計中會節省很多成本，同時也會增加夾具的使用性能，提高零件的加工精度。

參考文獻

[1].劉飛.王秋蓮.劉高君.機械加工系統能量效率的內容體系及發展趨勢.[J].機械工程學報.2013.49.（19）：87-94.

[2].李博紀.東偉.現代數控機床的診斷與維修技術.[D].西安航空職業大學.2007.

[3]秦國華，張衛紅，周孝倫.夾緊方案的數學建模及夾緊力的優化設計陰.[J].機械科學與技術，2005， 24（4）： 439-446.