脹緊夾具的高效應(yīng)用

湯卓鐘　陳小兵

摘 要：利用內(nèi)孔定位的剛性芯軸夾具和脹緊夾具各有優(yōu)勢(shì)，但是在一些薄壁、筒類零件的加工中，脹緊夾具能改善加工過程中產(chǎn)生的振刀以及拆裝困難等現(xiàn)象，往往能收到事半功倍的奇效。

關(guān)鍵字：薄壁；筒類；脹緊夾具；簡(jiǎn)單實(shí)用

我公司大批量生產(chǎn)的一個(gè)薄壁、筒類零件（如圖），其端面、內(nèi)孔對(duì)外圓的形位公差要求很高，我們采用已加工好的內(nèi)孔作為基準(zhǔn)，加工外圓和端面。按照一般習(xí)慣，我們制作了剛性芯軸，采用圓柱芯軸并用螺栓壓緊時(shí)，產(chǎn)生受力不均導(dǎo)致的打滑、振刀現(xiàn)象；采用錐面鎖緊時(shí)，發(fā)現(xiàn)裝夾和拆卸工件非常困難，而且容易拉毛夾具和零件，導(dǎo)致夾具失效和零件不合格，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果很差。

1.夾具制作

我公司改進(jìn)了夾具方案，采用脹緊夾具加工該零件，如圖2所示。夾具為筒狀，為減小無效的接觸面，夾具采用兩端凸起、中間凹下的臺(tái)階外圓，以減小過定位和受力不均的可能性。外圓兩端與零件內(nèi)孔配合，呈小角度錐面，大頭比零件內(nèi)孔小0.01mm，小頭小0.05mm，這樣符合脹緊時(shí)的變形趨勢(shì)，容易貼合零件而且便于裝夾。夾具內(nèi)孔兩端采用與頂尖角度一致的60?錐面，該錐面作為裝夾的工作面，與夾具外圓要求0.005的徑向全跳動(dòng)（小于零件形位公差的1/3），保證加工零件的形位公差。在夾具兩端的裝配面上各鋸開2條開口以提供脹緊空間，此時(shí)注意開槽時(shí)應(yīng)用臺(tái)虎鉗稍微夾住兩端面，鋸開一條槽再重新裝夾繼續(xù)開下個(gè)槽，不能同時(shí)開2個(gè)以上槽，否則會(huì)破壞夾具形位公差。夾具制造完成后，用兩個(gè)60?頂尖稍微夾緊在加工零件的機(jī)床上測(cè)試，夾具外圓跳動(dòng)在0.002mm以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求，夾具合格后方可使用。為同時(shí)保證夾具的可靠性和耐用性，我們沒有采用一般的彈簧鋼，而是選用兼具強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性和耐磨性的球墨鑄鐵。

2.夾具的應(yīng)用

裝夾零件時(shí)，將零件小頭朝下垂直放置在平臺(tái)上，夾具放入零件內(nèi)孔并輕輕按壓，使得夾具端面和零件另一端面平齊，此時(shí)定位完成，由于配合面大頭配合間隙只有0.01-0.03mm，夾具和零件接觸良好、無相對(duì)滑動(dòng)。加工時(shí)，在機(jī)床上利用一個(gè)60?活絡(luò)頂尖和一個(gè)60?死頂尖頂在已壓入零件的夾具兩頭的60?錐面上（如圖3），受力后夾具兩端接觸面由于開口槽緣故向外脹緊在零件內(nèi)孔上，再進(jìn)行加工。受脹緊力和夾具彈性變形共同作用，夾具與零件接觸緊密，加工零件不會(huì)產(chǎn)生振刀現(xiàn)象，加工出來的零件尺寸、形位公差和表面質(zhì)量完全滿足要求。拆卸夾具，只需松開頂尖，球墨鑄鐵的夾具失去脹緊力后恢復(fù)原狀，很容易取出。由于球墨鑄鐵的材料特性，使得夾具不但滿足了加工的需要，而且能長(zhǎng)久使用。

3.結(jié)語

采用脹緊夾具后，零件的定位、加工穩(wěn)定可靠，裝夾、拆卸也比剛性芯軸簡(jiǎn)單、方便，效率提高約5倍，而且大大降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。至今，夾具使用了6年以上、加工零件過萬件，依然實(shí)用、可靠。這次脹緊夾具的應(yīng)用，可以擴(kuò)展到其它類似薄壁、筒類零件的機(jī)械加工中，只要綜合考慮了定位、裝夾、耐用度等因素，簡(jiǎn)單的脹緊夾具也可以兼顧實(shí)用、可靠和高效。