主轴承盖加工自动线典型夹具分析

吴长江

(大连东方专用机床有限公司，辽宁大连 116033)

主轴承盖加工自动线典型夹具分析

吴长江

(大连东方专用机床有限公司，辽宁大连 116033)

文章介绍了一种应用于发动机主轴承盖加工自动线的夹具，该夹具在可靠定位、夹紧的前提下将主轴承盖由一个整体切割成五个分件，同时夹具还具有良好的通过性，使输送带输送的五个分体工件顺利地通过夹具，解决了传统工艺主轴承盖单个加工的局限性，也为实现本自动线各加工工序的可靠运行提供了重要保障。

典型夹具；主轴承盖；自动线

0 引言

夹具是组合机床及其自动线的关键部件之一，是为某种零件的特定工序而设计的专用部件，以实现对被加工零件的准确定位、夹紧[1]。夹具的可靠性与否直接影响机床的加工精度，尤其是组合机床自动线的夹具，具有比组合机床单机夹具更高的可靠性和技术要求[2]。

主轴承盖是发动机的重要部件，它的加工精度直接影响发动机的整体性能[4]。主轴承盖加工的传统工艺是单个加工每个主轴承盖上的端面、卡瓦槽及螺栓孔等工序[3]，不但精度难以保证，而且需要大量的辅助时间，影响加工节拍。

本文介绍的是发动机主轴承盖数控组合机床自动线中的一个典型夹具，它实现了主轴承盖的整体定位夹紧，并且保证了在切断之后主轴承盖各片的宽度及位置度要求，同时，本夹具还保证被切断的零件顺利通过夹具。因此，本夹具是本机床整体切断主轴承盖成为可能的重要保障，而此种工艺既保证了主轴承盖各工序的加工精度，又大大缩减了加工节拍，是主轴承盖加工工艺的重要突破。

1 被加工零件技术要求

本自动线是为某汽车公司设计制造的发动机主轴承盖加工自动线 。

1.1 被加工零件的加工内容

如图1所示，被加工零件的加工精度要求比较高，如一次钻削φ11.4螺栓孔要保证±0.05的位置公差；一次铣削锁口槽要保证39.375±0.025和59.625±0.025的位置公差等。

图1 被加工零件图

1.2 加工工艺要求

如图2所示，左图为加工前零件状态，右图为加工后零件状态。加工前零件为整体形式，加工后成为五个分件，该夹具除完成对工件的定位、夹紧外,还要保证被加工后分件的可靠输送,这些要求是本夹具重点考虑的问题[5]。

图2 被加工零件加工内容

2 典型夹具结构

2.1 夹具定位形式

图3 夹具示意图本夹具刚性的可靠度直接影响被加工件的精度及刀具的使用寿命，为此夹具采用了高牌号的灰口铸铁，定位块1和定位块2的材料也采用了机械性能优良的T10A高级优质工具钢[3]，同时将数控滑台台面的前端进行了修改木型补充加工与定位块2用4个M12螺钉和2个φ20的圆锥销相连，增强了夹具的系统刚性[6]。

在解决了夹具的定夹可靠和本身刚性问题之后，被加工件如何顺利地通过夹具是本夹具的另一项关键技术，因为被加工件在进入本单机之前是整体件，当本工序加工完成后，工件被切成五件。由于机床结构限制，在输送方向，夹具输送面与输送带输送面有80mm的间隙，使被切开的工件(最薄的工件为19.5mm)不能顺利地通过夹具而影响自动线的正常运行。按常规设计，此处须增加一个单独的接料装置以消除这80mm的间隙，一般采用油缸驱动，并增加开关与自动线的相关信号互锁。这样既增加了成本，又影响了自动线的可靠性。而本夹具则利用数控滑台这一动力源设计了一套回转接料装置，来消除这80mm的间隙，同时被加工工件顺利通过夹具。简化了结构，节约了成本，提高了生产效率，使系统在满足加工精度的要求下可靠运行。

4 结束语

本夹具实现了利用主轴承盖端面定位并加工端面的加工方法，夹具定位面采用气检检测方式，实现了工件的精确定位；利用双层楔铁夹紧机构，实现了主轴承盖切断后仍然夹紧可靠，保证了主轴承盖整体切断加工机床的加工精度；利用滑台移动动力设计的转接料装置，实现了主轴承盖切断后的准确输送。总之，本夹具结构紧凑，定位夹紧可靠，是主轴承盖整体切削加工工序的重要突破，对同类产品的加工工艺具有重要的指导性的作用。

[1]大连组合机床研究所. 组合机床设计·机械部分[M]. 北京：机械工业出版社，1975.

[2]沈阳工业大学. 组合机床设计[M]上海：上海科学技术出版社，1990

[3]李洪．机械加工工艺手册[M]．北京：北京出版社，1990．

[4]王宝玺，贾庆祥．汽车制造工艺学[M]．北京：机械工业出版社，2008．

[5]谢家瀛．组合机床设计简明手册[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[6]杨叔子．机械加工工艺师手册(第三版)[M]．北京：机械工业出版社，2002．

(编辑 赵蓉)

本夹具是应用在铣削加工机床自动线上，以往设计此类机床夹具时,多数是夹具固定,铣削头移动。本夹具根据机床的结构和布局，将夹具固定在一个数控滑台上，在加工过程中与滑台一起作进给运动。从被加工零件工序内容可知，各定位面的精度要求很高，其中底平面度小于0.02，所以工件在本工位夹具中采用三面定位，即底平面、侧面、端面。由于工件尺寸较小，数控滑台在原位时，端面定位点布置比较困难，故本夹具充分利用数控滑台的特点，当输送带将工件送入本夹具后，数控滑台向前120mm,离开原位，此时开始定位、夹紧。为保证定位的准确性，三面均设有气动检测装置。

2.2 夹具夹紧形式

本工序的加工内容是将被加工零件切断，通过计算其切削力在2000kg·f左右,切削力较大，且切开后的工件要能单独夹紧，以避免因切开后的夹紧不可靠而影响工件的加工精度及刀具的使用寿命。因此，夹具采用有足够的多点夹紧力(共10点)并能自锁的夹紧机构，同时夹具还具有足够的刚性，以抵消铣削加工时所产生的切削力。

3 夹具结构的研发设计

组合机床自动线的夹具除了应具有组合机床单机夹具的功能之外，还应该具备以下几个特点：

1)夹具的定位、夹紧应具有比单机更高的可靠性。

2)夹具应有良好的通过性，使被加工件从一端进入夹具，加工完成后从另一端顺利通过夹具。

3)夹具内的铁屑应能顺利地排出夹具，以免影响工件的正确定位。

为了使夹具的定位夹紧更加可靠，夹具定位块设置了气动检测装置，保证了工件的定位可靠。本夹具的端面定位是一项关键技术，被加工件由输送带输送到夹具之后，通过数控滑台随夹具向前移动120mm，此时恰好移动到端面固定定位面上，通过端面推靠装置将被加工件进行端面定位，之后进行被加工件的夹紧。夹紧完成后，端面推靠装置撤回，被加工件继续通过数控滑台随夹具向前移动，当离开端面固定定位面之后进行切断加工，实现了既用端面定位又对端面加工的可能性。

在夹紧结构的设计上，由于工件尺寸的限制，多点夹紧采用了前后排分开的楔铁夹紧机构，同时对需要切开的工件进行夹紧，如图3所示，夹紧油缸缸径为φ50的双活塞杆油缸，大腔面积为18.8cm2。由于结构的限制，楔铁与推杆采用滑动摩擦副，为确保楔铁夹紧后能够松开，故楔铁楔紧角取为14°，它的夹紧力放大倍数为1.6左右，夹紧时油缸大腔保压，以保持足够而稳定的夹紧力。这样单个油缸所产生的夹紧力在工作压力为3MPa时约为900kg·f，五个夹紧缸共产生4500kg·f，足以抵消铣削加工时所产生的切削力[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

吴长江(1962—)，男，辽宁大连人，大连东方专用机床有限公司高级工程师，一直从事组合机床设计与研发工作,(E-mai)wcjiang1962@163.com。

TH162；TG65

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