在大批量零件生產(chǎn)加工模式中，發(fā)揮機床性能的重要一環(huán)則是一體多件和多工位夾具的設(shè)計。集成液壓頂尖、并聯(lián)8項液壓缸......這些設(shè)計理念又該怎么運用到多工位夾具設(shè)計中呢，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，其中油管上的多個不同尺寸的徑向孔加工通常在一臺帶有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)計制造一體多件的液壓自動夾具。

圖1、機床和工件加工方式

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，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準中心孔提高兩個數(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 15，屬于細長零件，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)計與動作實施

夾具定位與夾緊動作實施如下: 初始時，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下推動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 0. 4 mm，若采用8 個頂尖剛性連接在一個零件上，可能出現(xiàn)較短的管子不能被準確定位的情況。

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)壓塊下壓時外徑為正公差的管子或者向上凸起的先被壓緊，隨后較細或者向下彎曲的管子也被壓緊，當然碟形彈簧的壓縮行程滿足夾緊最細管子的要求。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)油缸完成夾緊動作后，都能夠使活塞保持在夾緊位置一段時間。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，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不會滲漏，這正好可以作為此設(shè)計中的鎖緊元件。圖6即是液壓原理圖。為便于描述，這里將 8 個并聯(lián)頂緊油缸在圖上表達為 1 個。

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零件同時準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。