某夹具设计及应用*——以某重型汽车桥壳为例

丁 艳

（柳州铁道职业技术学院，广西 柳州 545616）

桥壳是汽车上重要的零部件之一，起着支承保护主减速器，并支撑车架及各总成的重量的作用。汽车行驶时，作用在驱动轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架上。桥壳既是承载件又是传力件，其加工质量影响了桥壳的刚性、强度、承载能力和使用寿命[1-3]。某型号重型汽车桥壳生产存在关键尺寸加工精度不稳定和生产效率难以实现最大化的问题，该桥壳结构如图1所示，跟其他型号桥壳不同的是大肚子背面有凸平面，且无装配搭子面。对比分析多品种桥壳总成与现有桥壳的加工工艺，对加工方案和工装夹具的结构进行了优化设计。

图1 某汽车桥壳

1 加工工艺

根据该桥壳结构的特点，确定其加工工艺和定位装夹方案如表1所示。

表1 桥壳加工工艺和定位装夹方案

为保证加工精度和减少安装调整时间，工序1镗两头孔、工序3车大肚子孔、工序4铣后支承面、工序5和工序6加工孔使用了专用夹具。工序2车轴颈外圆中，以两端孔及锥面定位，由于工件不对称，为避免旋转后晃动和变形，需要在工件大肚上安装并夹紧平衡块，并检查上道工序60°顶尖孔是否有碰伤现象，注意前后顶针磨损情况，以保证工件锥面与顶针锥面接触良好。

2 夹具设计

2.1 镗夹具

该道工序的主要加工表面为两头轴颈端面和轴颈孔，关键尺寸为轴颈两端面总长和轴颈孔直径[4-7]。工件的定位和安装方式如图2所示。以大肚子孔中心和两端轴颈中心线作为水平方向的定位基准，以桥壳后支承面作为高度方向的定位基准。加工时将桥壳后支承底面平贴置于垫板上，调节左右2个千斤顶使其自然接触桥壳轴颈，通过轴颈找正装置和中心孔找正装置调整工件在水平方向的位置，并检查调整两端轴颈中心高度是否一致，轴颈找正装置工作时可旋转90°，调整好后用压板压紧工件即可加工。

图2 镗夹具示意图

2.2 车夹具

本道工序的主要加工表面为大肚子孔平面和大肚子孔，因大肚子孔平面是下一道工序的定位基准，所以精度要求较高，桥壳的定位安装方式如图3所示。以两端轴颈和一侧轴颈端面作为定位基准，安装工件前需要先清除接触面上铁屑，保证工件贴平夹具定位基准面。由于车桥中部较重，仅靠两端轴颈支承，会因自重影响而造成变形，因此设计一底座支承车桥后支承面，底座结构如图4所示。底座上盖板在压缩弹簧作用下可小范围上下移动，以保证加工时桥壳后支承面与底座耐磨板面贴平。调节底座上的可调节螺钉，可调整底座的预调高度，以适应不同尺寸桥壳的装夹[8]。

图3 车夹具示意图

图4 底座结构简图

2.3 铣夹具

该工序主要加工尺寸为后支承面到轴颈中心线的距离，且与大肚子孔平面有较高的平行度要求，因此以大肚子孔平面作为定位基准，工件安装和定位方式如图5所示。加工时大肚子孔平面需紧贴在底座的垫板上，桥壳紧靠定位板，两侧千斤顶顶住两端轴颈，U型压板压紧工件即可加工。

图5 铣夹具示意图

2.4 钻夹具1

本道工序的主要加工内容是钻、铰大肚子端面孔，夹具以后支承面和大肚子孔作为定位基准，工件的定位和安装如图6所示。安装工件时，桥壳后支承面贴平放置在底座耐磨块上，轴颈两端用支承座上的螺栓拧紧固定。钻模与工件贴平放置，并注意耐磨块磨损情况，保证其与轴颈外圆始终贴平，采用弓形夹夹紧钻模后即可钻孔加工，钻孔后更换钻套可进行铰孔[9-10]。

图6 钻夹具1示意图

2.5 钻夹具2

因本道工序加工的孔分布在两个相互垂直的平面，为了减少装夹次数和重复定位误差，采用翻转架钻夹具定位和装夹工件，钻夹具2的结构和工件安装方法如图7所示，夹具以大肚子孔端面和大肚子孔作为定位基准。安装工件时，将工件放入钻模板1内，一侧轴颈外圆靠平定位座的耐磨块，旋转螺杆压紧轴颈；钻模板2按方向放入定位柱，使其端面贴平桥壳后支承面，U型压板压紧工件后即可钻孔加工。钻模夹具底板固定在机床的翻转支架上，翻转支架的旋转圆盘上有均布的四个圆孔，将支架翻转90°，用插销插入圆孔固定住支架，即可完成另一个方向孔的加工。

图7 钻夹具2示意图

3 结论

经生产验证，对该型号桥壳工艺和工装夹具进行优化设计后，不仅保证了重要尺寸的加工精度，改善了整条生产线的节拍，提高了生产效率，而且桥壳产量明显增加，同时具有工艺简单、工装投入少、互换性好和生产周期短等优点，较好地解决了关键尺寸加工精度不稳定和生产效率难以实现最大化的问题，为企业创造了良好的经济价值。