CN112222899B

CN112222899B - 一种薄壁转向节可变压力的夹具及其使用方法

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Publication number: CN112222899B
Application number: CN202011019143.9A
Authority: CN
Inventors: 张运军; 徐生荣; 王战兵; 刘海军; 刘俊生; 张涛; 甘龙; 秦健; 黄锐; 杨超; 杨帆
Original assignee: Hubei Tri Ring Forging Co Ltd
Current assignee: Hubei Tri Ring Forging Co Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: CN112222899A

Abstract

本发明涉及机械加工领域，公开了一种薄壁转向节可变压力的夹具，包括数控机床、装夹组件与液压站，装夹组件包括底座、设置于底座上的多个杠杆缸夹紧钳和分别控制杠杆缸夹紧钳的叠加式电控减压阀，叠加式电控减压阀与数控机床的控制系统相连。本发明具有以下优点和效果：根据粗加工与精加工的主切削力选择合适的压紧力，在保证装夹稳定性的同时，减小了转向节的形变；通过在定位板上螺纹连接有多个定位杆，对转向节进行周向定位，降低了转向节在加工过程中的偏转，提高了装夹的稳定性；在压紧杆内滑动连接顶紧杆，通过调节齿轮与调剂齿条的啮合实现了对转向节横向和纵向的同步装夹与松开，提高了转向节装夹的稳定性和装夹效率。

Description

一种薄壁转向节可变压力的夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，特别涉及一种薄壁转向节可变压力的夹具。

背景技术

在现有的对转向臂主销孔进行加工的方法中，由于转向节主销孔加工工序中粗精加工一次装夹完成，因粗加工阶段加工余量大，为保证加工效率，背吃刀量大，切屑力大，需要较大的压紧力。由于转向节主销孔壁薄，现有的装夹装置的压紧力为固定值，进行精加工时压紧力大导致工件变形，在机床上尺寸合格，但把工件取下后，工件会恢复原有状态，从而发生变形，导致产品主销孔圆柱度差。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄壁转向节可变压力的夹具，具有降低转向节主销孔变形量的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种薄壁转向节可变压力的夹具，包括数控机床、装夹组件与液压站，其特征在于：所述装夹组件包括底座、设置于所述底座上的多个杠杆缸夹紧钳和分别控制所述杠杆缸夹紧钳的叠加式电控减压阀，所述叠加式电控减压阀与所述数控机床的控制系统相连，薄壁转向节可变压力的夹具的使用方法，包括以下步骤：

S1：根据粗加工和精加工的主切削力分别计算粗加工和精加工的压紧力，F1＝K1*Fc1,F2＝K2*Fc2,F1为粗加工的压紧力，K1选用1.6-2.1，Fc1为粗加工的切削力，F2为精加工的压紧力，K2选用1.2-1.6，Fc2为粗加工的切削力；

S2：根据压紧力分别计算杠杆缸夹紧钳在粗加工和精加工时的使用压强P，计算公式为P＝F*G1/(A1*G2)，其中P为使用压强，F为每个杠杆缸夹紧钳的压紧力，F＝Fc/n，n为杠杆缸夹紧钳的数量，G1为杠杆支点至压臂压点的距离，G2为活塞杆中心至杠杆支撑点的距离，A1为活塞杆的受力面积；

S3：通过S2中计算出的粗加工和精加工时的使用压强P，将叠加式电控减压阀的压力值分别设定为P1和P2，P1和P2分别为粗加工的使用压强值和精加工的使用压强值；

S4：进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器调节将叠加式电控减压阀出口压力调节至P1；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器调节将叠加式电控减压阀出口压力调节至P2。

通过采用上述技术方案，在液压站与杠杆缸夹紧钳之间设置叠加式电控减压阀，数控机床的控制系统通过叠加式电控减压阀控制杠杆缸夹紧钳的压力，压紧力过大将导致精加工后转向节内孔的形变过大，而压紧力过小又回导致装夹不稳定，导致转向节内孔公差过大，根据粗加工与精加工的主切削力选择合适的压紧力，本根据杠杆缸夹紧钳的尺寸在叠加式电控减压阀上分别设置粗加工和精加工时的使用压强，对精加工与粗加工阶段的压紧力进行调节，从而实现降低转向节主销孔变形量的作用。

本发明的进一步设置为：所述杠杆缸夹紧钳包括固定连接与所述底座的安装座、支撑杆、固定连接与所述安装座的液压缸、端部铰接于所述液压缸活塞杆的压紧杆，所述支撑杆两端分别铰接于所述压紧杆中部与所述安装座，安装杆远离活塞杆一端设置为压紧端，所述底座上连接有多个分别位于所述压紧端下方的支撑柱。

通过采用上述技术方案，在压紧端下方设置多个支撑柱对转向节进行支撑，避免转向节在垂直于底座平面方向发生偏转，提高了装夹的稳定性。

本发明的进一步设置为：所述底座上连接有多个位于转向节两侧的定位组件，所述定位组件包括固定连接于所述底座的定位板，所述定位板上螺纹连接有多个定位杆，所述定位杆端部伸出于所述定位板后与转向节侧壁相接触。

通过采用上述技术方案，进行转向节的装夹时，将转向节放置的支撑柱上，通过定位杆顶紧转向节侧壁，对转向节进行预定位，减少转向节在装夹过程中在底座平面方向上的偏转，提高了装夹的稳定性。

本发明的进一步设置为：每个所述压紧杆上插接有顶紧杆，所述顶紧杆端部伸出所述压紧杆与转向节侧壁相接触，所述压紧杆上设置有供所述顶紧杆滑动伸入的调节腔。

通过采用上述技术方案，杠杆缸夹紧钳对转向节进行装夹时，顶紧杆伸出于压紧杆顶紧在转向节外壁上，进一步限制转向节的偏转，提高了装夹的稳定性。

本发明的进一步设置为：所述支撑杆上固定连接有转动杆，所述压紧杆上设置有供所述转动杆伸入的转动孔，所述顶紧杆端部设置有调节板，所述调节腔侧壁设置有供所述调节板滑动伸入的限位滑槽，所述转动杆上设置有调节齿轮，所述调节板上设置有与所述调节齿轮底部相啮合的调节齿条，所述压紧端转动靠近转向节时，所述调节齿条与所述调节齿轮啮合向压紧杆外伸出。

通过采用上述技术方案，在杠杆缸夹紧钳对转向节进行装夹时，压紧杆与转动杆发生相对转动，随着转动杆上调节齿轮与调节齿条的啮合，调节齿轮推动顶紧块伸出于压紧杆，对转向节进行顶紧，实现了对转向节在垂直于底座平面与平行于底座平面方向的同步装夹与松开，提高了转向节装夹的稳定性和装夹效率。

本发明的进一步设置为：所述顶紧杆伸出于所述压紧杆端部设置有弹性垫块。

通过采用上述技术方案，在压紧杆端部设置弹性垫块，对压紧杆端部的冲击力进行缓冲，避免了压紧杆与转向节侧壁的刚性碰撞造成转向节形变，同时增大了顶紧杆与转向节的接触面积，提高了装夹效果。

本发明的进一步设置为：所述调节齿轮套设在所述转动杆上，所述支撑杆上设置有供所述转动杆穿过的固定孔，所述调节齿轮与所述支撑杆上分别螺纹连接有固定螺钉，所述固定螺钉端部伸入所述转动杆并与所述转动杆螺纹连接。

通过采用上述技术方案，转动固定螺钉使固定螺钉脱离转动杆，抽出转动杆，实现了转动杆与调节齿轮的快速拆装。

本发明的进一步设置为：所述底座上设置有减重槽，所述底座端面上设置有多个均匀分布的配重安装孔

通过采用上述技术方案，在底座上设置减重槽，减轻底座的重量；由于转向节的形状不规则，杠杆缸夹紧钳位置设置不均匀导致底座在旋转过程中的动不平衡，在底座上设置配重安装孔，通过配重安装孔在底座上安装配重块，调节质心位置，提高底座转动的稳定性。

本发明的有益效果是：

1.通过变压力夹具对工件进行装夹，在粗加工阶段，刀具吃刀量较大，切削力大，但尺寸精度要求较低，允许工件变形，使用较大的压紧力能有效的保证工件的稳定性和加工效率，在粗加工后减小压紧力，使工件回复原有状态，消除变形，在精加工阶段，切屑量较小，受力小，使用较小的压紧力，确保工件不变形，提高了产品质量；

2.根据粗加工与精加工的主切削力选择合适的压紧力，在保证装夹稳定性的同时，减小了转向节的形变；

3.通过在定位板上螺纹连接有多个定位杆，对转向节进行周向定位，降低了转向节在加工过程中的偏转，提高了装夹的稳定性，从而提高了加工质量；

4.在压紧杆内滑动连接顶紧杆，通过调节齿轮与调剂齿条的啮合实现了对转向节在垂直于底座平面与平行于底座平面方向的同步装夹与松开，提高了转向节装夹的稳定性和装夹效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例结构示意图。

图2是本实施例顶紧杆内部结构示意图。

图3是本实施例调节齿条与调节齿轮连接关系示意图。

图4是本实施例叠加式电控减压阀原理图。

图中，1、底座；11、减重槽；12、配重安装孔；2、杠杆缸夹紧钳；21、安装座；22、支撑杆；221、转动杆；222、调节齿轮；23、液压缸；24、压紧杆；241、压紧端；242、调节腔；243、限位滑槽；25、顶紧杆；251、弹性垫块；26、调节板；261、调节齿条；3、电磁阀；4、减压阀；5、溢流阀；6、支撑柱；7、定位板；71、定位杆；8、固定螺钉。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种薄壁转向节可变压力的夹具，如图1、4所示，包括数控机床、装夹组件与液压站，装夹组件包括底座1、设置于底座1上的三个杠杆缸夹紧钳2和分别控制杠杆缸夹紧钳2的叠加式电控减压阀4、控制叠加式电控减压阀4的继电器，继电器与数控机床的控制系统相连，叠加式电控减压阀4选用台湾康百世KOMPASS叠加式电控减压阀4，型号选用MSPR-02P-1-K-1-D24，叠加式电控减压阀4如图所示，包括电磁阀3、减压阀4和溢流阀5，电磁阀3的开关信号连接继电器上，数控机床通过代码控制继电器。

如图1、图3所示，杠杆缸夹紧钳2包括固定连接与底座1的安装座21、支撑杆22、固定连接与安装座21的液压缸23、端部铰接于液压缸23活塞杆的压紧杆24，底座1上设置有减重槽11，底座1上端面上设置有多个均匀分布的配重安装孔12，支撑杆22两端分别铰接于压紧杆24中部与安装座21，安装杆远离活塞杆一端设置为压紧端241，底座1上连接有三个分别位于压紧端241下方的支撑柱6，底座1上连接有多个位于转向节两侧的定位组件，定位组件包括固定连接于底座1的定位板7，定位板7上螺纹连接有多个定位杆71，定位杆71端部伸出于定位板7后与转向节侧壁相接触，进行转向节的装夹时，将转向节放置在支撑柱6上，转动定位杆71与转向节外壁相接触，对转向节进行定位，液压缸23活塞杆向上伸长推动压紧杆24转动，压紧端241将转向节压紧在支撑柱6上实现对转向节的装夹。

如图2、图3所示，每个压紧杆24上插接有顶紧杆25，顶紧杆25端部伸出压紧杆24与转向节侧壁相接触，压紧杆24上设置有供顶紧杆25滑动伸入的调节腔242，支撑杆22上固定连接有转动杆221，压紧杆24上设置有供转动杆221伸入的转动孔，顶紧杆25端部设置有调节板26，调节腔242侧壁设置有供调节板26滑动伸入的限位滑槽243，转动杆221上设置有调节齿轮222，调节板26上设置有与调节齿轮222底部相啮合的调节齿条261，压紧端241转动靠近转向节时，调节齿条261与调节齿轮222啮合向压紧杆24外伸出，顶紧杆25伸出于压紧杆24端部设置有弹性垫块251，在杠杆缸夹紧钳2对转向节进行装夹时，压紧杆24与转动杆221发生相对转动，随着转动杆221上调节齿轮222与调节齿条261的啮合，调节齿轮222推动顶紧块伸出于压紧杆24，对转向节进行顶紧，实现了对转向节在垂直于底座1平面与平行于底座1平面方向的同步装夹与松开，提高了转向节装夹的稳定性和装夹效率。

如图3所示，调节齿轮222套设在转动杆221上，支撑杆22上设置有供转动杆221穿过的固定孔，调节齿轮222与支撑杆22上分别螺纹连接有固定螺钉8，固定螺钉8端部伸入转动杆221并与转动杆221螺纹连接，转动固定螺钉8使固定螺钉8脱离转动杆221，抽出转动杆221，实现了转动杆221与调节齿轮222的快速拆装。

粗、经加工的刀具不变，主偏角为90°，机床转速200r/min，粗加工时进给量0.32mm，背吃刀量2mm，主切削力为1908N；精加工进给量0.1mm，背吃刀量0.1mm，主切削力为211N。薄壁转向节可变压力的夹具的使用方法，包括以下步骤：

S1：根据粗加工和精加工的主切削力分别计算粗加工和精加工的压紧力，F1＝K1*Fc1,F2＝K2*Fc2,F1为粗加工的压紧力，K1选用1.6，Fc1为粗加工的切削力，F2为精加工的压紧力，K2选用1.3，Fc2为粗加工的切削力，计算得F1＝3052.8N，F2＝274.3N；

S2：根据压紧力分别计算杠杆缸夹紧钳在粗加工和精加工时的使用压强P，计算公式为P＝F*G1/(A1*G2)，其中P为使用压强，F为每个杠杆缸夹紧钳的压紧力，F＝Fc/n，n为杠杆缸夹紧钳的数量，G1为杠杆支点至压臂压点的距离，G2为活塞杆中心至杠杆支撑点的距离，A1为活塞杆的受力面积，A1＝31.16mm²，G2＝36mm，G1＝58mm，计算得粗加工的使用压强P1＝52.62MPa，精加工的使用压强P2＝4.73MPa；

S3：通过S2中计算出的粗加工和精加工时的使用压强P，将叠加式电控减压阀中减压阀的压强设置为53.6MPa，将溢流阀的压力值设定为4.7MPa；

S4：进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀关闭，溢流阀不工作，液压缸处的压力由减压阀控制为53.6MPa；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀开启，溢流阀工作，液压缸处的压力由溢流阀控制为4.7MPa。

对加工后转向节的主销孔圆柱度进行检测，测得圆柱度为0.019mm。

实施例2，将K1选用1.7，K2选用1.4，其余设置与实施例1相同，计算得粗加工的使用压强P1＝55.91MPa，精加工的使用压强P2＝5.09MPa。进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀关闭，溢流阀不工作，液压缸处的压力由减压阀控制为55.9MPa；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀开启，溢流阀工作，液压缸处的压力由溢流阀控制为5.1MPa。

对加工后转向节的主销孔圆柱度进行检测，测得圆柱度为0.015mm。

实施例3，将K1选用1.2，K2选用0.9，其余设置与实施例1相同，计算得粗加工的使用压强P1＝39.47MPa，精加工的使用压强P2＝3.27MPa。进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀关闭，溢流阀不工作，液压缸处的压力由减压阀控制为39.5MPa；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀开启，溢流阀工作，液压缸处的压力由溢流阀控制为3.3MPa。

对加工后转向节的主销孔圆柱度进行检测，测得圆柱度为0.061mm。

实施例4，将K1选用2.4，K2选用2.0，其余设置与实施例1相同，计算得粗加工的使用压强P1＝78.94MPa，精加工的使用压强P2＝7.27MPa。进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀关闭，溢流阀不工作，液压缸处的压力由减压阀控制为78.9MPa；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀开启，溢流阀工作，液压缸处的压力由溢流阀控制为7.3MPa。

对加工后转向节的主销孔圆柱度进行检测，测得圆柱度为0.048mm。

实施例5，将K1选用2.3，K2选用1.4，其余设置与实施例1相同，计算得粗加工的使用压强P1＝75.65MPa，精加工的使用压强P2＝5.09MPa。进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀关闭，溢流阀不工作，液压缸处的压力由减压阀控制为75.7MPa；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器控制电磁阀开启，溢流阀工作，液压缸处的压力由溢流阀控制为5.1MPa。

对加工后转向节的主销孔圆柱度进行检测，测得圆柱度为0.031mm。

实施例6，将液压缸处的压力设置为53MPa，对加工后转向节的主销孔圆柱度进行检测，测得圆柱度为0.072mm。

实施例1与实施例2中测得主销孔圆柱度远高于实施例3-实施例6，由此可知采用本发明的薄壁转向节可变压力的夹具和装夹方法，大幅提高了薄壁转向节主销孔圆柱度。

Claims

1.一种薄壁转向节可变压力的夹具，包括数控机床、装夹组件与液压站，其特征在于：所述装夹组件包括底座（1）、设置于所述底座（1）上的多个杠杆缸夹紧钳（2）和分别控制所述杠杆缸夹紧钳（2）的叠加式电控减压阀（4），所述叠加式电控减压阀（4）与所述数控机床的控制系统相连，所述杠杆缸夹紧钳（2）包括固定连接于所述底座（1）的安装座（21）、支撑杆（22）、固定连接于所述安装座（21）的液压缸（23）、端部铰接于所述液压缸（23）活塞杆的压紧杆（24），所述支撑杆（22）两端分别铰接于所述压紧杆（24）中部与所述安装座（21），压紧杆远离活塞杆一端设置为压紧端（241），所述底座（1）上连接有多个分别位于所述压紧端（241）下方的支撑柱（6），每个所述压紧杆（24）上插接有顶紧杆（25），所述顶紧杆（25）端部伸出所述压紧杆（24）与转向节侧壁相接触，所述压紧杆（24）上设置有供所述顶紧杆（25）滑动伸入的调节腔（242），所述支撑杆（22）上固定连接有转动杆（221），所述压紧杆（24）上设置有供所述转动杆（221）伸入的转动孔，所述顶紧杆（25）端部设置有调节板（26），所述调节腔（242）侧壁设置有供所述调节板（26）滑动伸入的限位滑槽（243），所述转动杆（221）上设置有调节齿轮（222），所述调节板（26）上设置有与所述调节齿轮（222）底部相啮合的调节齿条（261），所述压紧端（241）转动靠近转向节时，所述调节齿条（261）与所述调节齿轮（222）啮合向压紧杆（24）外伸出，薄壁转向节可变压力的夹具的使用方法，包括以下步骤：

S1：根据粗加工和精加工的主切削力分别计算粗加工和精加工的压紧力，F1=K1*Fc1,F2=K2*Fc2,F1为粗加工的压紧力，K1选用1.6-2.1，Fc1为粗加工的切削力，F2为精加工的压紧力，K2选用1.2-1.6，Fc2为粗加工的切削力；

S2：根据压紧力分别计算杠杆缸夹紧钳（2）在粗加工和精加工时的使用压强P，计算公式为P=F*G1/（A1*G2），其中P为使用压强，F为每个杠杆缸夹紧钳（2）的压紧力，F=Fc/n，n为杠杆缸夹紧钳（2）的数量， G1为压紧杆与支撑杆连接处的支点至压臂压点的距离，G2为液压缸活塞杆中心至压紧杆与支撑杆连接处的支点的距离，A1为液压缸活塞杆的受力面积；

S3：通过S2中计算出的粗加工和精加工时的使用压强P，将叠加式电控减压阀（4）的压力值分别设定为P1和P2，P1和P2分别为粗加工的使用压强值和精加工的使用压强值；

S4：进行转向节的粗加工时，数控机床的控制系统通过继电器调节将叠加式电控减压阀（4）出口压力调节至P1；进行转向节的精加工时，数控机床的控制系统通过继电器调节将叠加式电控减压阀（4）出口压力调节至P2。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁转向节可变压力的夹具，其特征在于：所述底座（1）上连接有多个位于转向节两侧的定位组件，所述定位组件包括固定连接于所述底座（1）的定位板（7），所述定位板（7）上插接有多个定位杆（71），所述定位杆（71）端部伸出于所述定位板（7）后与转向节侧壁相接触。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁转向节可变压力的夹具，其特征在于：所述顶紧杆（25）伸出于所述压紧杆（24）端部设置有弹性垫块（251）。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁转向节可变压力的夹具，其特征在于：所述调节齿轮（222）套设在所述转动杆（221）上，所述支撑杆（22）上设置有供所述转动杆（221）穿过的固定孔，所述调节齿轮（222）与所述支撑杆（22）上分别螺纹连接有固定螺钉（8），所述固定螺钉（8）端部伸入所述转动杆（221）并与所述转动杆（221）螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁转向节可变压力的夹具，其特征在于：所述底座上设置有减重槽（11），所述底座端面上设置有多个均匀分布的配重安装孔（12）。