制動主缸體斜孔加工夾具的設計應用

劉振利，陳強，劉振國，李政，黃向晨，曹凱，魯云龍，黃忠

東北工業集團有限公司 吉林長春 130012

1 序言

在加工汽車柱塞式制動主缸體（以下簡稱主缸體）斜孔（見圖1中的φ3mm±φ0.01mm尺寸）時，因主缸體中斜孔的角度、安裝孔的間距等在不同規格的產品中的位置和角度不同，所以作為多品種大批量或小批量試制的主缸體，經常要進行不同產品的切換調整。當某個型號的主缸體斜孔加工完成后，在更換另一個型號的主缸體時，要根據斜孔的角度和定位孔的間距來更換加工所使用的夾具。在使用傳統的夾具（見圖2）過程中，涉及到夾具的拆卸、安裝、找正、對零點和試切等操作[1]，整個切換調整的時間很長，嚴重影響生產節拍。

圖1 主缸體尺寸

圖2 傳統夾具裝夾

2 目的和意義

根據實際的產品加工情況，為了更快更方便地切換調整不同產品，設計了一種可實現旋轉定位的夾具，該夾具能夠實現以1°為單位的水平方向和垂直方向的任意角度旋轉。只要在首次使用夾具時進行安裝調整，在產品切換時就不再需要更換不同夾具進行調整操作，只要進行短時間的快速調整，即可適應不同規格的產品。

采用該夾具能夠實現以1°為單位任意角度的旋轉，來快速實現分度和定位，對于不同翻轉角度、不同定位角度的產品可實現快速調整切換。調整節拍大大降低，對提高生產效率和新產品試制能力有很大的幫助。

3 設計原理和使用方法

參照圖3～圖5，該夾具中分度旋轉立板、旋轉立板和旋轉底板相互聯接，并通過軸銷與分度立板和支撐立板聯接，同時可以繞著軸銷旋轉。上板通過螺栓和分度旋轉立板及旋轉立板聯接，定位法蘭盤和分度法蘭盤分別裝在上板的下面和上面，并通過壓塊由鎖緊螺釘進行聯接，定位法蘭盤鍵槽和分度法蘭盤鍵槽之間由鍵聯結，兩者之間不能繞軸線轉動，當鎖緊螺釘沒有擰緊時，定位法蘭盤和分度法蘭盤可以一起在上板的內孔中旋轉。在定位法蘭盤的菱形定位銷安裝孔中裝有菱形定位銷，通過鎖緊或松開頂絲可以安裝或卸下菱形定位銷，菱形定位銷可以在不同的菱形定位銷安裝孔中安裝?？筛鼡Q定位套安裝在定位法蘭盤內孔中，能夠根據工件的主孔外圓不同進行更換[2，3]。

圖3 夾具

圖4 工件

圖5 定位法蘭盤

參見圖3、圖6和圖7，分度立板的圓弧表面刻有分度立板分度線，圓周位置鉆有11個11°分度立板定位孔。在分度旋轉立板的圓周上以10°為間隔，均布36個分度旋轉立板定位孔和分度旋轉立板分度線，當某個分度立板定位孔和某個分度旋轉立板定位孔對齊時，長分度定位銷可穿過相應對齊的分度立板定位孔和分度旋轉立板定位孔，分度旋轉立板和分度立板之間位置固定，擰緊鎖緊螺栓后，軸銷和墊片將分度旋轉立板和分度立板鎖緊，兩者之間不能轉動，完成分度定位。

圖6 分度立板

圖7 分度旋轉立板

參見圖3、圖8和圖9，上板圓周位置刻有11條11°上板分度線，在上板分度線對應位置鉆有11個上板定位孔。分度法蘭盤上刻有36條10°均分的分度法蘭盤分度線，對應分度法蘭盤分度線位置鉆有36個分度法蘭盤定位孔。當上板和分度法蘭盤之間的某個上板定位孔和某個分度法蘭盤定位孔對齊時，短定位銷插入到上板定位孔和分度法蘭盤定位孔中，上板和分度法蘭盤之間不能旋轉，擰緊鎖緊螺釘，定位法蘭盤和分度法蘭盤被鎖緊在上板上，完成分度定位。

圖8 分度法蘭盤

圖9 11°上板

4 分度定位的技術原理

通過分度旋轉立板和分度立板之間的分度定位，以及上板和分度法蘭盤之間的分度定位，可以實現某種產品空間位置分度定位。下面講解本夾具是如何實現以1°為單位實現水平方向和垂直方向的分度和定位的。為了便于說明，把分度旋轉立板上的分度旋轉立板分度線做標記，以中間分度線為0位置，兩邊刻線依次為A、B、C、D、E和A′、B′、C′、D′、E′。分度立板上的中間分度立板分度線為0位置，兩邊刻線依次為F、G、H、I、J和F′、G′、H′、I′、J′（見圖10）。

圖10 分度定位原理

當分度旋轉立板上的某條分度線（以分度旋轉立板處于垂直位置的0分度線為例）和分度立板位置上的0度基準線對齊時，分度旋轉立板的分度線A、B、C、D、E和分度立板的分度線F、G、H、I、J分別相差1°、2°、3°、4°、5°；當分度線A順時針轉到和分度線F對齊時，分度旋轉立板順時針旋轉了1°，此時，A和F位置的定位孔同時對齊，將長分度定位銷插入到A和F的位置的定位孔，實現1°分度和精確定位。以此類推，當B和G、C和H、D和I、E和J重合時分度旋轉立板順時針旋轉了2°、3°、4°、5°，實現1°～5°分度和精準 定位。

同理，分度旋轉立板上的分度線A′、B′、C′、D′、E′和分度立板上的分度線F′、G′、H′、I′、J′分別相差1°、2°、3°、4°、5°；當A′和F′、B′和G′、C′和H′、D′和I′、E′和J′重合時，分度旋轉立板逆時針旋轉了1°、2°、3°、4°、5°，實現－1°～－5°分度和精準定位。

這樣，就可以實現－5°～5°分度定位，具體的旋轉方向要看需要的旋轉角度的個位數是＞5°還是＜5°。

1）當角度個位數＜5°時，例如，當需要順時針旋轉43°時，首先旋轉分度旋轉立板順針時轉動40°（每格10°），然后再以分度立板上對齊分度旋轉立板的0°分度線為基準，順時針轉過3°，最后將長分度定位銷插入到H位置即可。

2）當角度個位數＞5°時，例如，當需要順時針旋轉58°時，首先旋轉分度旋轉立板順時針轉動60°，然后再以分度立板上對齊分度旋轉立板的0°分度線為基準，逆時針轉過2°，最后將長分度定位銷插入到G′位置即可。

3）當角度個位數＝5°時，例如，當需要順時針旋轉35°時，首先旋轉分度旋轉立板順時針轉動30°，然后再以分度立板上對齊分度旋轉立板的0°分度線為基準，順時針轉過5°，最后將長分度定位銷插入到J位置即可（或順時針旋轉40°再逆時針旋轉5°，將長分度定位銷插入到J′位置即可）。

同理，逆時針旋轉43°或58°時，旋轉的方向對應的相反，即反則亦反。

根據該分度定位原理，上板和分度法蘭盤之間同樣可以實現以1°為單位的分度定位。

5 具體操作方法

以某一型號的工件（柱塞式主缸體）為例講述該機構夾具的使用方法，該工件有1個斜孔需要加工（見圖11），假設斜孔角度（斜孔和軸線的位置）為38°，定位角度（斜孔和工件定位孔的位置）為52°，由于該斜孔需要在立式加工中心上進行鉆孔，所以要保證斜孔處于垂直位置。

圖11 斜孔加工

假設調整夾具時的各分度線初始狀態為任意位置。首先把長分度定位銷和短定位銷拔出來，松開鎖緊螺釘、鎖緊螺栓，根據工件主孔外圓尺寸選擇對應的可更換定位套，將可更換定位套安裝在定位法蘭盤中，然后把工件裝入到可更換定位套里，把菱形定位銷安裝到定位法蘭盤的菱形定位銷安裝孔上（菱形定位銷安裝孔的位置和工件定位孔的距離相對應），通過頂絲鎖緊菱形定位銷、工件定位孔裝入到菱形定位銷上，轉動工件，帶動定位法蘭盤和分度法蘭盤一起旋轉，把工件定位孔位置與上板分度線的0°分度線的位置對齊后，順時針旋轉40°，再以順時針旋轉40°后的分度法蘭盤分度線和上板0°位置對齊為基準，逆時針旋轉2°，之后將短定位銷插入到分度法蘭盤和定位法蘭盤對應的定位孔中，擰緊鎖緊螺釘，完成38°的分度和定位，之后通過氣缸帶動頂尖，夾緊工件。

接下來把旋轉分度立板旋轉到垂直位置，即分度立板和分度旋轉立板的0°分度線對齊。逆時針轉動分度立板至50°，再以分度旋轉立板分度線對齊分度立板上0°分度線位置為基準，逆時針轉過2°，之后把長分度定位銷插入到對應的分度立板和分度旋轉立板定位孔中。擰緊鎖緊螺栓，完成工件的52°分度定位，工件斜孔處于垂直位置，可以對斜孔進行加工。夾具實物如圖12所示。

圖12 夾具實物

6 結束語

該夾具采用兩組不同角度的分度線的組合，不僅實現了繞水平軸和垂直軸旋轉定位，而且實現了某種產品不同位置的分度定位，以及1°為單位的任意角度旋轉定位，滿足了裝夾定位或生產加工的需要。該機構能夠代替傳統分度定位方式所需要的大量夾具，結構緊湊實用，定位準確可靠，調整方便快捷，調整效率提高80%以上，減少了夾具制造的成本，便于工裝夾具的使用管理。該夾具的設計原理對其他產品類似加工位置的裝夾機構也有很好的借鑒作用。

20221115