在大批量零件生產(chǎn)加工模式中，發(fā)揮機(jī)床性能的重要一環(huán)則是一體多件和多工位夾具的設(shè)計(jì)。集成液壓頂尖、并聯(lián)8項(xiàng)液壓缸......這些設(shè)計(jì)理念又該怎么運(yùn)用到多工位夾具設(shè)計(jì)中呢，請看：

汽車零件批量生產(chǎn)分析

如圖 1 所示，某汽車上的分配油管是一種大批量生產(chǎn)的零件，其中油管上的多個(gè)不同尺寸的徑向孔加工通常在一臺(tái)帶有B軸的數(shù)控加工中心上一次性完成。為提高生產(chǎn)效率，需設(shè)計(jì)制造一體多件的液壓自動(dòng)夾具。

圖1、機(jī)床和工件加工方式

該零件采用一種具有臥式第四軸及對應(yīng)尾座的立式數(shù)控加工中心加工。為便于敘述按圖1定義正面孔和反面孔。第一步，鉆、鉸正面8.58mm 孔，然后加工其內(nèi)外倒角; 第二步，第四軸旋轉(zhuǎn) 30°，同第一步加工5.1 mm 孔; 第三步，工件隨第四軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，同第一步加工反面孔。

圖2、定位夾緊方案

基于上述加工方式以及零件尺寸基準(zhǔn)，該零件應(yīng)采用 V 形塊支撐外圓并配合 V 形塊壓緊，再加上油管一端面靠在夾具軸向定位基準(zhǔn)面上另一端被夾緊裝置夾緊的方式裝夾。油管兩端面上的 C0. 5 內(nèi)倒角是精車得到的，可作為兩個(gè)頂尖孔使用。

由于倒角尺寸很小，若使用頂尖定在其上，兩者可視為是線接觸的，所以又可稱此倒角為線接觸中心孔。線接觸中心孔使剛性軸的定位及加工精度較用標(biāo)準(zhǔn)中心孔提高兩個(gè)數(shù)量級。

圖3

因此可采用兩頂尖頂在管子兩端內(nèi)倒角上進(jìn)行軸向定位。上述方案中，V 形塊和兩頂尖重復(fù)限制了管子的自由度，即形成了過定位。通常這是不允許的，但由于這種油管長徑比達(dá) 15，屬于細(xì)長零件，剛性較差，加工過程中易變形，因此考慮增加支承，在使用兩頂尖的基礎(chǔ)上增加 V 形塊支撐，形成過定位。合理地利用過定位可改善工件受力狀況、增加系統(tǒng)剛度、改善定位精度、提高加工質(zhì)量。

夾具總體設(shè)計(jì)與動(dòng)作實(shí)施

夾具定位與夾緊動(dòng)作實(shí)施如下: 初始時(shí)，液壓頂尖處在最左邊，旋轉(zhuǎn)壓塊處在長邊與 B 軸軸線平行的最高位置，此時(shí)上料裝置可方便地將 8 根管子放到夾具上; 上料后，液壓頂尖頭在活塞推動(dòng)下推動(dòng)管子右移并最終頂緊在右端固定頂尖上; 隨后，旋轉(zhuǎn)油缸活塞帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓塊先旋轉(zhuǎn)再夾緊將管子夾緊在 V 形槽上; 右側(cè)使用如圖 3 所示 8 個(gè)兩腔分別并聯(lián)的油缸主要是考慮到管子長度公差帶寬達(dá) 0. 4 mm，若采用8 個(gè)頂尖剛性連接在一個(gè)零件上，可能出現(xiàn)較短的管子不能被準(zhǔn)確定位的情況。

圖4 夾具總裝圖

考慮到管子外徑公差及直線度公差較大，本應(yīng)在一個(gè)零件上加工出 8 條 V 形槽的旋轉(zhuǎn)壓塊做成了如圖4中局部視圖中所示的 20、21、22 三種零件構(gòu)成的 8 頭分別壓緊 V 形旋轉(zhuǎn)壓塊。

圖5 集成液壓頂尖

該旋轉(zhuǎn)壓塊下壓時(shí)外徑為正公差的管子或者向上凸起的先被壓緊，隨后較細(xì)或者向下彎曲的管子也被壓緊，當(dāng)然碟形彈簧的壓縮行程滿足夾緊最細(xì)管子的要求。集成液壓頂尖采用如圖5中局部視圖中所示的結(jié)構(gòu)使得頂尖活塞不受彎矩載荷。

液壓控制回路

要求左端頂緊油缸和中間旋轉(zhuǎn)油缸完成夾緊動(dòng)作后，都能夠使活塞保持在夾緊位置一段時(shí)間。液壓鎖緊回路可使執(zhí)行元件停留在行程范圍內(nèi)的任意位置并能防止在外力作用下的漂移或躥動(dòng)，因此采用一種鎖緊回路。采用錐閥的液控單向閥可保證閉鎖時(shí)不會(huì)滲漏，這正好可以作為此設(shè)計(jì)中的鎖緊元件。圖6即是液壓原理圖。為便于描述，這里將 8 個(gè)并聯(lián)頂緊油缸在圖上表達(dá)為 1 個(gè)。

圖 6 液壓原理圖

以上通過使用并聯(lián)液壓缸以及分別壓緊的柔性旋轉(zhuǎn)壓緊裝置，合理地解決了公差帶寬較大的多個(gè)零件同時(shí)準(zhǔn)確定位與夾緊的問題，而這種夾具也可以發(fā)展成適用于其他較小尺寸的軸類零件的銑削夾具。