汽車變速器中的換檔軸類產(chǎn)品品種多,精度要求高,在變速器換檔軸加工過程中,通過對夾具部分元件的簡便安裝年叮、調(diào)整,可以以較強(qiáng)的通用性達(dá)到專用夾具的高效率撼柳、高精度并具有組合夾具的靈活多變性藐病。

換檔軸孔加工一般采用普通鉆床蹋烂、組合機(jī)床战覆、加工中心等設(shè)備。其中,組合機(jī)床生產(chǎn)效率高,適合大批量生產(chǎn),但設(shè)備一次性投資大苹动、加工調(diào)整時(shí)間長,不適宜多品種柬乓、中小批量的生產(chǎn)方式,并具有很大的設(shè)備投資風(fēng)險(xiǎn),目前應(yīng)用較少；加工中心機(jī)床調(diào)整方便蠢涝、工序相對集中,但夾具設(shè)計(jì)及制造要求高,且設(shè)備投資大,大批量生產(chǎn)相對成本高,小批量生產(chǎn)夾具調(diào)整繁瑣,目前應(yīng)用不太廣泛玄呛；普通鉆床設(shè)備投資小,生產(chǎn)效率高,對操作者的操作技能要求低,結(jié)合不同的夾具使用,適合不同類型企業(yè)的大批量、中小批量的生產(chǎn),因此在行業(yè)中應(yīng)用較廣和二。我廠自20世紀(jì)60年代一直沿用普通鉆床鉆孔方式徘铝。

目前,適于批量法的變速器雜件類專用夾具經(jīng)過幾十年的探索效果顯著,在日趨激烈的新產(chǎn)品競爭中,中小批量輪番生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制,依然沿用傳統(tǒng)方法已經(jīng)不太適宜。其中換檔軸鉆夾具存在的主要問題如下:

1.專用鉆夾具

(1)夾具等待時(shí)間長(設(shè)計(jì)惯吕、制造周期一般需3～4個(gè)月)惕它；

(2)夾具需求數(shù)量多,使用成本高(每工序均設(shè)計(jì)、制造一套夾具)废登；

(3)夾具制造成本高(每套3000元以上)淹魄；

(4)隨著產(chǎn)品壽命周期愈來愈短,夾具淘汰率高,浪費(fèi)大；

(5)夾具占用大量庫存,不便管理堡距。

2.組合鉆夾具

(1)夾具租賃頻繁甲锡、租用周期長,費(fèi)用高(我廠軸類鉆夾具年租賃費(fèi)最高約3～5萬元)；

(2)夾具剛性不足,加工精度不穩(wěn)定,產(chǎn)品廢品率高羽戒；

(3)夾具元件多,組裝精度低,生產(chǎn)中常需專業(yè)人員反復(fù)調(diào)整,浪費(fèi)大量時(shí)間缤沦；

(4)成套夾具采購成本高虎韵。

典型換檔軸類鉆孔夾具

1. 換檔軸類鉆孔夾具典型結(jié)構(gòu)

典型組合夾具見圖1,傳統(tǒng)專用夾具見圖2。

圖1 典型組合夾具示意圖(槽定位)

圖2 傳統(tǒng)專用夾具示意圖(孔定位)

2.換檔軸類產(chǎn)品主要特征尺寸及典型工藝路線

(1)典型換檔軸鉆孔工序圖見圖3,其中孔竿赂、槽的數(shù)量仲寇、位置和角度不定。

圖3 典型換檔軸鉆孔工序

(2)典型產(chǎn)品工藝路線

工藝路線為:下料粗加工→粗精磨外圓→銑多槽→銑單槽→鉆直孔→鉆斜孔→孔口倒角→熱處理及校直→粗宅谁、精磨外圓→涂油入庫；工件材料為:冷拉圓鋼,表面硬度小于HB285,心部硬度大于HB179榛青。

(3)產(chǎn)品特征尺寸及精度歸類分組(見下表)

工件特征尺寸及精度一覽表

3.夾具共性問題

我廠輕型變速箱換檔軸類產(chǎn)品常年生產(chǎn)的有幾十種,每年新產(chǎn)品試制近20種,其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要素记浸、工藝要素、工件特征尺寸要素相似,且新產(chǎn)品具有良好的相似性和繼承性曙惋。其鉆夾具具有以下共性:

(1)工件加工部位相似,孔徑裸悟、粗糙度相似,可以全部采用立式鉆床鉆孔,通過選用不同的快換鉆套(廠標(biāo))及鉆頭,保證孔加工精度；

(2)工件基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相似,全部為孔妙声、槽或軸端面定位,可以采用V型塊及定位軸或角度板绕时、擋板定位；

(3)工件加緊部位相似,可以采用壓板上壓緊年铝；

(4)工件工藝要素相似,可以采用定位株捌、夾緊類似的元件；

(5)工件特征尺寸工藝要素相似,可以采用類似的夾具結(jié)構(gòu)蟀架。

4.通用可調(diào)夾具方案提出

通用可調(diào)夾具由通用基體和可調(diào)換元件組成,對同族類產(chǎn)品加工具有良好的繼承性,當(dāng)更換相似被加工零件時(shí),僅需對個(gè)別元件進(jìn)行調(diào)整或更換,便可投入生產(chǎn)使用,具有投產(chǎn)快瓣赂、適用廣的特點(diǎn),是為相似零件加工而服務(wù)的現(xiàn)代機(jī)床夾具。

針對上述工件特征參數(shù)及共性問題,根據(jù)通用可調(diào)夾具工件相似原則和尺寸段歸類劃分,一套通用可調(diào)夾具就可實(shí)現(xiàn)我廠換檔軸系列產(chǎn)品的孔加工片拍。

換檔軸鉆孔通用可調(diào)夾具設(shè)計(jì)方案

1.設(shè)計(jì)原則

(1)夾具具有滿足工藝要求的剛性煌集、精度和壽命；

(2)夾具結(jié)構(gòu)緊湊捌省、簡明,適用廠內(nèi)同族類產(chǎn)品,并具拓展空間苫纤；

(3)夾具定位元件與同期設(shè)計(jì)的銑槽通用可調(diào)夾具可相互借用；角度板定位面特征尺寸類同組合夾具,能滿足必要時(shí)的元件租賃代用,整體設(shè)計(jì)符合低制造成本要求纲缓；

(4)夾具導(dǎo)向元件借用廠標(biāo),具有較強(qiáng)互換性,定位元件設(shè)計(jì)融入標(biāo)準(zhǔn)化元素卷拘；

(5)夾具安裝、調(diào)整色徘、測量便利,可替代組合夾具,適用于大中小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)恭金。

2.夾具結(jié)構(gòu)總圖

夾具結(jié)構(gòu)總圖見圖4、P向定位機(jī)構(gòu)見圖5褂策、定位機(jī)構(gòu)2見圖6横腿。

圖4 夾具結(jié)構(gòu)總圖

圖5 P向定位機(jī)構(gòu)

圖6 定位機(jī)構(gòu)2

3.夾具主要組成部分

(1)夾具通用基體部分:本體1件、鉆模板1件般六、襯套3件以及其它標(biāo)準(zhǔn)元件灰深。

(2)夾具可調(diào)換部分:V形塊及擋板各2件饵卸、立柱支撐1件、鉆套7件彰饭、墊塊1件驻奇、偏心合件及壓板1件、調(diào)整墊1件肤贮、直板式定向板1件峰抽、彎板式定向板1件、定位軸9件搭艺、定位銷10件榛开、角度板5件、定位塊1件啤兆、定向鍵6件和定位鍵3件等姚锥。其他鉆套、定向鍵桶棍、定位鍵等元件按廠標(biāo)或國標(biāo)選用凉逛。

4.通用基體、關(guān)鍵可調(diào)換元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1) 通用基體

鉆模板通過定位銷與本體緊固聯(lián)結(jié),配鉆鉸鉆模板三孔并安裝襯套,保證孔對V形塊中心對程度d 0.02 mm群井。

鉆模板三孔用于拓展不同產(chǎn)品的鉆孔位置和夾緊空間状飞。該方式保證了夾具關(guān)鍵元件具有類似專用夾具的剛性、精度和使用壽命蝌借。

(2)復(fù)合式調(diào)整元件(V形塊昔瞧、擋板、定位塊)

兩種不同規(guī)格的V形塊(適于軸徑d16.3以下及d22以上)通過定位鍵與本體T型槽菩佑、通過凹形槽與定位塊滑配聯(lián)結(jié),并與擋板緊定聯(lián)結(jié)組成復(fù)合式調(diào)整元件自晰。該組合方式定位誤差相對較小,且在實(shí)際加工過程中,工件夾緊力、切削力部分可相互抵消,能夠減少元件間受力后位移誤差稍坯。

安裝調(diào)整時(shí)移動(dòng)V形塊,保證凹形槽中心到鉆模板距離,或調(diào)整擋板定位螺釘,保證軸端面到鉆模板距離酬荞。

(3)角度板

安裝方式:根據(jù)工件定位角度要求,選擇角度板及定向板,通過定向鍵與定位塊及定向板連接。

工作原理:通過定向鍵使定向板在角度板上滑動(dòng)或固定,保證工件定位槽或孔的角度要求瞧哟。實(shí)現(xiàn)定位角度混巧。

(4)直板式定向板

安裝方式:根據(jù)工件槽或孔的定位要求,選擇定位軸或定位柱,通過定向鍵與定位塊或角度板連接。

工作原理:通過定向板在定位塊或角度板上固定或滑動(dòng),定位工件槽或孔勤揩。槽定位時(shí)選擇定位柱,滿足7種定位要求猎蚀；孔定位時(shí)選擇定位軸,滿足3種定位要求。

5. 11種夾具定位方式

跟據(jù)工件不同的工藝定位要求,通過變換夾具角度板及定位塊并移動(dòng)V形塊及壓板位置達(dá)到理想的夾具模式,夾具定位機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)11種定位方式产掂。

(1)工件軸向端面定位(見圖7)

圖7 工件軸向端面定位

移動(dòng)V形塊及微調(diào)擋板螺釘,保證軸端面到鉆模板孔中心距離竖杂。該定位方式適用于鉆首個(gè)無夾角孔。

(2)工件槽向水平定位(見圖8)

圖8 工件槽向水平定位

移動(dòng)V形塊保證工件槽(或孔)到鉆模板孔中心距離后,推動(dòng)定位塊使定位銷與工件槽(或孔)緊密接觸,實(shí)現(xiàn)鉆孔相應(yīng)角度辅及。含工件槽上定位雕乃、下定位桌强、角度定位及孔定位4種定位方式。

(3)工件槽向垂直定位(見圖9)

圖9 工件槽向垂直定位

方法同上,含工件槽右側(cè)定位侯旬、左側(cè)定位浴营、角度定位、垂直孔定位及角度孔定位6種定位方式擂冷。

6.夾具安裝與調(diào)整流程

夾具安裝與調(diào)整流程見圖10磁不。

圖10 夾具安裝與調(diào)整流程

夾具精度分析

1.以205D變速器一二檔撥叉軸鉆2-φ5+0.08孔為例,工序指導(dǎo)圖見圖11。

圖11 工序指導(dǎo)圖

2.夾具誤差分析

以下以鉆孔2為例,分析孔距砂裹、垂直度尊捞、對稱度、夾角誤差宏怔。

(1)夾具制造誤差(制造)

鉆套中心對V形塊中心的制造偏差為φ0.02mm,V形塊的理論軸線與本體定位基準(zhǔn)面平行度0.02mm；10°角度板角度制造誤差為±2′畴椰。即:鉆套中心在工件軸的徑向方向:制造=0.01mm臊诊；鉆套中心在工件軸的垂直方向； 制造=16.3×0.02÷271=0.0012mm(軸截面)斜脂；鉆套中心對工件軸的軸槽夾角 :制造=2′抓艳。

(2)夾具安裝誤差(安裝)

夾具安裝時(shí),校準(zhǔn)銷由鉆床夾套引入夾具鉆套對正工件,校準(zhǔn)銷中心與鉆套中心的最大偏移量為夾具的安裝誤差,校準(zhǔn)銷直徑制造偏差為φ4.995～4.988mm,鉆套選用廠標(biāo),內(nèi)孔制造偏差為φ5.01～5.027mm ；復(fù)合式調(diào)整元件軸向安裝誤差0.02 mm帚戳；10°角度板安裝綜合誤差約±2′,即:鉆套中心在工件軸的徑向方向: 安裝=0.0195mm玷或；鉆套中心在工件軸的軸向方向 :安裝=0.02mm；鉆套中心對工件軸的軸槽夾角:安裝=2′片任。

(3)工件定位誤差(定位)

V形塊定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合偏友；工件直線度造成的定位誤差極小对供；定位銷與工件槽無間隙定位,因此定位誤差為零,即:定位=0位他。

(4)導(dǎo)向誤差(導(dǎo)向)

鉆套與鉆頭間隙形成的誤差,鉆頭d5選用GB1436-85標(biāo)準(zhǔn)如圖12所示,直徑制造偏差為φ4.982 mm~φ5.0mm,鉆套與鉆頭最大間隙0.045mm,即:鉆頭中心在工件軸的徑向方向: 導(dǎo)向=0.045×(15+5+16.6÷2)÷(15×2)=0.0422mm；鉆頭中心在工件軸的垂直方向:導(dǎo)向=16.3×0.045/15=0.049mm(軸截面內(nèi))产场；鉆頭中心在工件軸的軸槽夾角:導(dǎo)向=tg-1 (0.045/15)=10.3′(軸截面內(nèi))亡谭。

圖12 導(dǎo)向誤差圖示

(5)加工誤差加工

被加工孔本身尺寸精度為孔徑偏差,其軸線位置精度受夾具有關(guān)精度影響,加工=0。

由上分析得總偏差:孔對程度誤差 (制造+定位+導(dǎo)向+加工)×2=(0.01+0.0422)×2=0.1044mm惧梦；孔垂直度誤差:制造+定位+導(dǎo)向+加工=0.0012+0.049=0.0502 mm 奶堵；孔距誤差:制造+定位+導(dǎo)向+加工+安裝=0.02+0.0422=0.0622 mm；孔角度誤差:制造+定位+導(dǎo)向+加工=2′+10.3′=12.3′眶侣。

上述分析中夾具上的中心距偏差取雙向制啸业。總偏差計(jì)算中導(dǎo)向誤差低于夾具安裝誤差,取導(dǎo)向誤差,故工件極限尺寸為:孔距162±0.062mm后谱、對稱度0.104mm求驳、垂直度φ0.05mm种司、孔對軸槽夾角80°±12.3′。上述由夾具造成的誤差基本在工件允許公差范圍內(nèi),對稱度雖略有超差,但經(jīng)生產(chǎn)使用證明,出現(xiàn)的可能性極小,完全能滿足工藝精度要求粥谐。

通用可調(diào)夾具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果娶得。

結(jié)束語

通用可調(diào)夾具作為現(xiàn)代機(jī)床夾具之一,興起于20世紀(jì)末,目前,通用可調(diào)夾具在汽車零部件制造行業(yè)的應(yīng)用愈來愈得到重視和推廣應(yīng)用。

汽車變速器箱體類漾群、雜件類零件形狀各異,某一個(gè)零件往往需要配備幾十套專用的夾具懊湾、檢驗(yàn)夾具。在當(dāng)前激烈的市場競爭環(huán)境中,制造企業(yè)面對多品種禽篱、中小批量生產(chǎn)中出現(xiàn)的大量工裝設(shè)計(jì)畜伐、制造等待、快速淘汰等被動(dòng)局面時(shí),通用可調(diào)夾具就體現(xiàn)出了較好的市場應(yīng)對能力躺率。

實(shí)踐證明,我們設(shè)計(jì)的該套夾具與同期設(shè)計(jì)的銑槽通用可調(diào)夾具一并投入使用后,大大提高了車間現(xiàn)場的應(yīng)變能力,改善了生產(chǎn)現(xiàn)場的混亂狀態(tài),深受操作者和車間管理者的歡迎,實(shí)現(xiàn)了專用夾具柔性化玛界、通用化的設(shè)計(jì)目標(biāo),是一種值得廣泛推廣應(yīng)用的夾具設(shè)計(jì)方案。

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