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探究车桥夹具在自动化加工中的设计与应用

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：王文富

[导读] 摘要：汽车车桥加工是汽车生产的重要环节，其加工的效率、加工质量都显得非常重要。

        泸州开士乐工程技术有限责任公司 646100
        摘要：汽车车桥加工是汽车生产的重要环节，其加工的效率、加工质量都显得非常重要。本文就汽车车桥夹具在自动化加工展开研究，对专用夹具、自动拖料架等进行了设计，并将其用于实际生产中，其效果比较良好，能够减少劳动量，提高生产效率。
        关键词：专用夹具；自动拖料架；车桥
        近年来，我国各行各业都发展迅速，汽车领域也不例外，发展异常迅猛。车桥是汽车的重要部件，其生产技术也获得了巨大进步，有数据显示，我国一年将会生产几百万车桥。就现阶段来看，我国汽车车桥的加工大多使用数控机床，其设计方案相对固定，逐步形成了系列化、专业化生产，这里就汽车车桥的自动化加工展开研究，一起为相关研究提供参考。
        1.工艺方案及自动化要求
        （1）工艺方案及设备选用
        对于挂车车桥来说，在加工时，应考虑客户提出的要求，对其两端外圆进行加工，为了提高零部件加工效率，让其加工精度达到要求，这里使用了数控车床CQ550，配备了左、右双刀塔，能够在同一时间分别对车桥的两端进行加工，这在一定程度上，缩短了加工时间，提升了加工效率。此外，还将工件检测设备安装在了左、右双刀塔上，加工完成之后可以及时对其进行检测，还能够自行定位工件，让工件的尺寸具有一致性。
        （2）自动化要求
        简单的说，自动化就是在零部件加工过程中，人为搬运等操作相对较少，大多为机床自动对零部件进行加工，这要求机床各工装具有较强的自动化，进而减少劳动强度，提升生产效率。在实际的车桥加工过程中，由于车桥体型相对较大，比较笨重，其装夹过程比较复杂，需要耗费较大的人力，劳动强度大，若将装夹这一工序交由液压系统，实现自动化装夹，这将会大幅度降低人力，同时还会提高作业效率，安全性也得到了提升。故在加工车桥时，只需要工作人员将车桥放入指定位置，其后的装夹工作均由数控机床的液压系统自动完成，执行程序已经设置好，不需要人为调整装夹。
        2.专用工装
        （1）胀块式夹具
        在对车桥进行加工时，运用了胀块式夹具。将其安装于机床的主轴上，固定方式选用螺钉，在夹具体上安装过渡套，不同车桥内孔会存一定差异，夹具会根据这一差异进行调换。为实现轴向定位，需要在过渡套上安装定位套。锥套通过小轴安装在导向体上，导向体通过拉杆联接尾部液压缸。端盖大角度锥角可以避免与工件刮碰[1]。液压油通过液压缸推动拉杆向右移动，锥套在拉杆的推动下，通过锥面使胀块在径向方向移动，直至胀紧工件内孔。反之，则松开工件。由于是挂车车桥，工件相对质量小，因此采用一端胀块式夹具，另一端使用专用顶尖顶紧工件。这样既能满足精度要求，同时也降低了夹具成本[2]。

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        （2）自动拖料架
        自动拖料架主要有三层，底层属于固定板，以便于将自动拖料架安装于机床上，辅以镶条，借助于两侧压板产生的压力，使其压紧。居中为过渡板，将滚动直线导轨装于底层和固定板之间，另外将Z轴液压缸也固定在此位置，一般来说，将Z轴液压缸的行程调整为190毫米，当然，也可以结合实际加工的物件对这一行程调整，其调整范围需要控制在190毫米以内。顶层属于支架层，左、右两边均安装支架，另外，一些其他物件如丝杠、丝母座、左、右液压缸等也安装在该层。安装左支架时，使用T型螺栓将其固定在过渡板上，将过渡板左端与支架右端的距离控制在110毫米。也就是说，右侧支架能够自由调整，而左侧支架属于固定支架，在实际加工时，可结合零部件的大小，运用扳手对大螺距丝杠进行调节，进而将支架的距离控制在合适位置，随后将T型螺栓锁紧。一般来说，支架的调节范围在1900毫米到2500毫米之间，处于这个范围内的车桥，均可运用该机床进行加工。
        对拖料架进行上、下料时，同样采用液压控制的方法来完成，同时辅以桁架机械手，这样就能够让实现上、下料的自动化。在拖料架上料时，先通过机械手挪动要加工的工件，随后将其放于拖料架的V形块上，左侧支架以及右侧支架的液压缸会对工件产生推动力，让其逐步上升，达到预定位置后，过渡板下面的Z轴液压缸向左推动过渡板（实现Z轴方向的上料），使工件进入胀块式夹具，尾台专用顶尖左移顶紧工件，到位后，夹具胀紧工件内孔[3]。然后左、右支架上的液压缸同时下降。拖料架下料顺序如下：工件加工完成后，左、右支架上的液压缸同时上升托住工件，夹具松开，液压尾台撤回，过渡板下面的Z轴液压缸向右推动过渡板（实现Z轴方向的下料），左、右支架上的液压缸同时下降，桁架机械手取走工件。同时，机床配置了工件测量装置，可对工件进行位置标定，以及工件是否正确上、下料进行测量，避免与其他部件发生碰撞现象，保证加工安全可靠[4]。
        3.应用实例
        这里以某车桥自动化生产线中专用车桥数控车床为例。在此次验收过程中，我们所设计的专用夹具以及自动拖料架，均采用液压控制，运转平稳，安全可靠。满足了客户的自动化需求。同时在加工节拍、加工精度等方面也都达到了客户的要求，得到了客户的高度认可，值得在汽车车桥类零件加工中推广应用[5]。
        4.结语
        汽车制造行业是国家重要行业，近年来，国家经济的发展也离不开汽车制造也的推动。随着生产技术的提升，汽车零部件的加工逐步走向自动化。本文就车桥加工自动化展开讨论，探讨了夹具在加工自动化中的应用，以期为车桥加工相关研究提供参考。
        参考文献：
        [1]李颜平．基于桥壳加工的两头同步驱动加工数控车床设计和研究[J]．制造技术与机床，2018（9）：26-28.
        [2]福玲，陈尧明．液压与气压传动[M]．北京：机械工业出版社，2019.
        [3]大连组合机床研究所．组合机床设计[M]．北京：机械工业出版社，2018.
        [4]贾冀青，常伟军，杨锦斌．汽车车桥类零件的工艺分析及高效加工[J]．制造技术与机床，2019（10）：129-134.
        [5]成大先．机械设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2019.