这是夹具侠（jiajoin）发布的第 1256 篇技术文章
汽车刹车盘，简单说就是一个圆的盘子，车子行进时它也是转动的，却在制动系统中起到了十分重要的作用。好的刹车盘制动稳定，没有噪音，不抖动，但是对于机械加工的技术要求较高，本文讲述了刹车盘夹具及相关工序加工设计方案 ，供大家学习。
刹车盘结构汽车刹车有盘刹和鼓刹两种结构。与鼓式制动器比较，盘式刹车具有以下优点：
①盘式刹车散热性好，在连续踩踏刹车时不易造成刹车热衰退。
②刹车盘在受热之后的尺寸变化，不会使踩刹车踏板的行程增加。
③盘式刹车系统反应快速，可做髙频率的刹车动作。④盘式刹车的构造简单，且容易维修。
⑤刹车盘的排水性较佳。
因此，现在很多中、髙级轿车采用全盘刹，普通轿车则采用前盘后鼓；而相对低速且需要制动力大的卡车、巴士，仍采用鼓刹。刹车制动原理如图１所示。
图1刹车制动原理
刹车盘的类型刹车盘分为实心盘（单片盘）（见图2）和通风盘（双片盘）（见图3）。通风盘具有通风功能。在圆周上有许多通向圆心的孔洞，称为风道。汽车在行使中通过风道处的空气对流，来达到散热的目的，比实心式散热效果要好许多。大部分轿车都是前驱，前盘使用频率高、发热量较大，故采用前通风盘，而后悬挂非驱动端则采用实心盘（单片盘），当然也有前后都是通风盘的。
图2实心盘（单片盘）
图3通风盘（双片盘）
加工设备选择刹车盘为典型的盘类薄壁零件，加工内容主要为车削和钻孔工序，加工难点是如何保证成品尺寸和形位精度。考虑到部分刹车盘的直径较大，超出了卧式车削中心的加工范围，并且工件的装夹和找正都比较费力，为提髙工艺刚性，精加工阶段最合适的设备组合为立式数控车床（见图4）＋立式加工中心。
图4 立式数控车床
加工工艺刹车盘加工的重点是保证尺寸精度和几何公差要求，特别是两处刹车端面的平行度要求，针对不同的刹车盘，车削加工通常分成2道工序（粗车+精车）；分成3序（粗车+半精车+精车）加工时，一是为了平衡节拍，二是为了将粗、精加工彻底分开，满足较高的工序能力指数（cpk值）要求。
钻孔工序通常采用小规格的立式加工中心，为追求加工效率，刹车盘加工时也常使用一些超硬合金刀具及复合刀具，如陶瓷刀片、复合钻头等。现有工艺流程为：铸造毛坯-粗车-精车-钻孔-动平衡-清洗-包装。
以盘面直径430mm的刹车盘为例（见图5）介绍其工艺流程，此工件单序加工节拍为3.5min。
图5刹车盘图样
1.粗车工序
以刹车盘大端面为粗基准，轴向定位，夹通风槽，粗精车安装法兰面及安装孔，粗车刹车面。为保证两剎车面厚度相等，采用了夹通风槽的特殊工装，这样使得刹车面厚度均匀，受热及散热速率一致，防止在刹车时产生的髙温状态下变形不均，影响制动效果。数控机床加工刹车盘时的实际装夹方式如图6所示。
图6刹车盘装夹方式
此序中使用的刹车盘夹具如图7所示，卡爪头部做成楔形，卡入通风槽，靠夹爪上下两平面同时接触通风槽两内侧毛坯面，零件的轴向定位及定向定位和夹紧，都由夹具通风槽实现。为了不形成过定位，避免对零件造成损伤，支撑块被设计成弹性结构。弹性支撑的弹力与毛坯重量大致相等，放入工件后，通风槽即可大概对准夹爪楔形，夹紧工件后即使髙度略有误差，也不会损伤零件。
图7刹车盘夹具
2.精车工序
以小端安装法兰端面为基准，实现轴向定位，夹具撑内孔，粗精车大端内孔及外圆，夹刀同时精车两刹车面。本序重点保证两处刹车面的平行度及平面度要求，为减小单刀切削时因切削力集中引起的工件变形，采用上下双刀同时切削端面的工艺，实现两处刹车面的平行度要求，由于上下两刀产生的切削力相互抵消，可大幅提高加工精度，减少变形量。
本例中的夹刀装置相当于在滑板左侧增加了一个w轴，由单独的进给系统驱动，使用时夹具装置上的刀夹下移参与切削，使用结束后收起到刀盘上方，以防刀盘转位时发生干涉，如图8所示。
图8刹车盘实际装夹及方案
3.钻孔工序
以安装孔为定心基准，轴向定位，通过专用夹具撑紧内孔（或者压紧盘面），钻攻各部位内孔和螺纹至设计要求。根据零件精度及客户需求的不同’剎车盘专用夹具有多种样式，自动化程度和复杂程度差异较大。图9所示是带有后拉功能的液压自动夹具，适用于自动化场合。图10所示是普通的旋转压板夹具，夹紧力大，操作简单。
图9 带有后拉功能的液压自动夹具
图10普通旋转压板夹具
带有后拉功能的液压自动夹具具有更高的定位和装夹精度，适用于自动化及加工精度要求较髙的零件。普通旋转压板夹具结构简单、经济实用、性价比更高，实际应用中可根据客户需求及零件精度，灵活选择夹具形式。
基于汽车刹车盘的结构类型和制造工艺进行分析研究，通过专用夹具和双刀车削的方法，能够解决刹车面的尺寸精度和几何公差难题，以此建立的数控生产线可大幅提高生产效率。
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出品 | 夹具侠

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