介紹一種用于汽車(chē)油管孔加工的多工件同時(shí)裝夾的數(shù)控加工中心液壓夾具。采用過(guò)定位解決了細(xì)長(zhǎng)油管剛性差不便于裝夾的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了夾具的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓回路。一次多件同時(shí)裝夾，高度自動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)，使得它是一種高效率自動(dòng)夾具。

數(shù)控加工中心機(jī)床是集銑、鉆、鉸、攻絲、鏜等于一體的柔性化機(jī)床，是組成現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)的基本單元;大批量零件采用數(shù)控加工已成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要模式，設(shè)計(jì)制造一體多件和多工位夾具，則是發(fā)揮其柔性的重要研究方向。

如圖1所示，某汽車(chē)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。為充分利用加工中心的柔性性能、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油管零件圖

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(duì)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5.1mm孔;第三步，工件隨第四軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，同第一步加工反面孔。

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(chē)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(chēng)此倒角為線接觸中心孔。有研究表明: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(jí)。

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(guò)定位。通常這是不允許的，但由于這種油管長(zhǎng)徑比達(dá)15，屬于細(xì)長(zhǎng)零件，剛性較差，加工過(guò)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(guò)定位。合理地利用過(guò)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。

3、夾具總體設(shè)計(jì)與動(dòng)作實(shí)施

設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具首先應(yīng)保證工件的加工精度，其次在可能的情況下應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率。為此將這種夾具設(shè)計(jì)為一次裝夾8根油管的一體多件夾具。該夾具主要由夾具基座、8缸并聯(lián)的液壓頂尖、固定頂尖、V形支撐塊、8頭分別壓緊V形槽旋轉(zhuǎn)壓塊、旋轉(zhuǎn)油缸以及液壓控制回路組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。為提高自動(dòng)化程度，配合機(jī)床自動(dòng)上下料系統(tǒng)，設(shè)計(jì)夾具的結(jié)構(gòu)時(shí)為上下料機(jī)械手留出了足夠的完成抓取動(dòng)作的空間。

圖2夾具總裝示意圖

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(zhǎng)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(zhǎng)度公差帶寬達(dá)0.4mm，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。

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2中局部視圖I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。

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3中局部視圖I所示的結(jié)構(gòu)使得頂尖活塞不受彎矩載荷。

圖3集成液壓頂尖

4、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4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4液壓原理圖

5、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)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(wèn)題，設(shè)計(jì)出了一種高效率的自動(dòng)夾具。此夾具在工廠實(shí)際使用中已經(jīng)取得良好效果。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改造，該夾具也可以發(fā)展成適用于其他較小尺寸的軸類(lèi)零件的銑削夾具。