薄壁壳体工艺难点解决——四工位翻转夹具

电动机座壳体零件使用传统虎钳装夹难以保证技术要求，使用气动翻转夹具，一次能同时装夹四个工件，满足正面与底面同心度要求，同时减少定位误差。这种多工位翻转夹具的设计思路如下：

图1 铸铝电动机座壳体

PART 01 工艺分析

零件为异性多面体，加工面两两成90°关系，在没有五轴的情况下，考虑在三轴上设计气动翻转夹具。

工序1，在另一加工中心上采用虎钳装夹，并且在加工过程中预加工A、B两处，作为后期加工的工艺定位销（这两处对其产品性能及外观无影响）。

图2 底面3D（工序1）

工序2和工序3（见图3和图4），在气动翻转夹具上同时装夹完成。

图3 上面3D（工序2）

图4 螺纹面3D（工序3）

PART 02 夹具设计原理

按常规加工，在完成工序2和工序3时，需经2次装夹才能完成。气动翻转夹具能同时加工四个零件，主要由底板、活动翻转工作台、旋转支承轴、支承板、V型导向限位支承块、翻转用气缸和转向压紧用气缸组成。

图5 夹具本体

PART 03 夹紧装置设计

3．1 V型导向限位支承块设计

左、右2组共4件V型导向限位支承块组件，能够实现双向定位水平状态及垂直状态的位置限制，还可以起到辅助支承力的作用，提高其活动翻转工作台的刚度，并对翻转用气缸起到行程限位的作用。

图6 V型导向限位支承块

3．2翻转用气缸设计

将翻转用气缸运动设计在活动翻转工作台的中心下部，除了均衡推力外作为附加的支承保持活动翻转工作台的刚度，同时节省工作空间及收缩不必要的加工避空。

图7 翻转用气缸位置图

3．3 转向压紧气缸设计

零件采用一面两销定位装夹在活动翻转工作台上，并通过转向压紧气缸一次同时完成４个工件的夹紧。装拆工件时，上、下2面共10个转向压紧气缸同时将压块提升或下压，这样就有取件的空间，压块大致位于工件的对称面，均衡下压力，从而达到夹紧。

图8 转向压紧气缸压紧前、后状态

PART 04 夹具的使用

在夹具翻转用气缸推出时，转向压紧气缸打开，将零件通过一面两销定位装夹，转向压紧气缸闭合后压紧工件，翻转用气缸保持推出状态，这时工件背部的V型导向限位支承块是完全贴合的，启动CNC进行此面加工，夹具在工序2的状态如图9所示。

图9

加工完上述面后，转向压紧气缸压紧的动作保持不动，翻转用气缸收缩，令活动翻转工作台作90°翻转，通过工件侧面的V 型导向限位支承块作用，从而保证其垂直度及旋转前后的位移误差，这样就实现了1次装夹加工2道工序。夹具在工序3的状态如图10所示。

图10

PART 05 其他加工细节

工件加工时均采用成型刀一次性加工完成。因为零件本身是铝铸件壳体，其壁薄、异型，加工余量少，且有圆度等要求，采用成型刀是通过轴心旋转加工，获得的圆尺寸会比走轨迹的更圆，加工壳体圆上各点受力均衡。