淺析小批量薄輪胎商標板的裝夾方法

劉泳生，陳貴榮

（廣州市輕工技師學院，廣東 廣州510220）

薄輪胎商標板零件安裝于輪胎模具側板的企業商標位置，當前在國內生產輪胎的中小企業應用廣泛，其重量輕、更換方便快捷、成本低，深受OEM輪胎企業的歡迎。但由于外形不規則、厚度薄，在裝夾過程不易定位、且易變形，影響零件的加工質量和加工效率。本文分析了薄輪胎商標板零件結構和傳統組合壓板裝夾方法的不足之處，探索了更加科學有效的裝夾方法，應用效果良好。

1 薄輪胎商標板零件的結構特點分析

從圖1薄輪胎商標板零件圖分析可知，零件的總長與厚度比例為150∶1，屬于薄板零件。而外輪廓由圓弧和斜線圖素組成，不是規則圖素，該零件屬于異形零件。另外零件的平行度0.05 mm，表面粗糙度1.6μm，使零件對加工要求較高，在裝夾過程中容易出現以下問題：

（1）外輪廓定位不準確。主要原因是零件外輪廓沒有規則的水平或垂直邊，在裝夾時，需要以圓弧或斜邊作為定位基準，所以裝夾時不好控制。

（2）零件易變形。零件總長與厚度比例懸殊很大，是薄板零件，不管裝夾或加工時都容易變形，對裝夾方法要求很高。

圖1 薄輪胎商標板零件圖

2 薄輪胎商標板零件的傳統裝夾方法

2.1 傳統裝夾方法

薄輪胎商標板零件加工的裝夾一直是比較困難的問題，用常用夾具虎鉗或三爪卡盤無法裝夾，因此目前較常用的是采用組合壓板裝夾，將零件平面置于機床工作臺面上或墊板上，用組合板在零件表面取3至4個夾緊點進行夾緊，同時要在零件左右方向（X向）和前后方向（Y向）加裝定位基準，方便快速定位，該裝夾方法如圖2所示。

圖2 薄輪胎商標板裝夾效果圖

2.2 受力分析及變形

傳統裝夾方法，由于多點施壓受力作用，使得零件受力不均勻，零件平行度要達到0.05 mm，需要夾緊后通過檢測平行度和反復調整才可以達到要求。

另外由于受力不均勻，使零件產生內部應力分布不均勻，當銑削加工時，零件會產生變形和熱膨脹，在壓板附近較小，而在距離壓板遠處較大，產生局部的凸起，造成零件加工深度不一致，局部的表面粗糙度也達不到要求。所以通常需要采用降低切削用量和加大冷卻，來促使零件加工受力均勻。

再次，小批量生產加工時，每次拆裝零件都需要松緊螺母，需要耗費輔助時間，且由于夾緊力不均勻，可能會造成X向和Y向的定位發生細微移位，拆卸零件后，由于加工時積聚的內應力釋放，使工件產生較大的不規則變形，常常使零件拆卸出來后出現扭曲現象[1-2]。

3 薄輪胎商標板零件的改進裝夾方法

3.1 永磁吸盤裝夾方法

3.1.1 永磁吸盤裝夾的原理

為解決傳統裝夾方法的不足，筆者在生產實踐中，嘗試采用永磁吸盤裝夾法。永磁吸盤又名磁力吸盤，是機械廠、模具廠等機加工領域廣泛應用的磁性夾具，可以大大提高導磁性鋼鐵材料的裝夾效率。

它是利用磁通的連續性原理及磁場的疊加原理設計的，永磁吸盤的磁路設計成多個磁系，通過磁系的相對運動，實現工作磁極面上磁場強度的相加或相消，從而達到吸磁和卸載的目的。

其工作原理圖3所示，當永磁吸盤磁極處于圖（a）狀態時，磁力線從磁體的N極出來，通過磁軛，經過鐵磁性工件，再回到磁軛進入磁體的S極。這樣，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盤的工作極面上。當磁極處于圖（b）狀態時，磁力線不到永磁吸盤的工作極面，就在永磁吸盤內部組成磁路的閉合回路，幾乎沒有磁力線從永磁吸盤的工作極面上出來，所以對工件不會產生吸力，就能順利實現卸載。

圖3 永磁吸盤工作原理圖

因此利用永磁吸盤裝夾，如圖4所示，可以將薄輪胎商標板整個平面夾緊，受力面積大，受力均勻，不會致使零件裝夾變形或加工時產生局部內應力，且零件平行度基本能達到要求，不需要再次檢測調整，加工深度也能保持一致，外形基本不變形。

圖4 永磁吸盤裝夾圖

3.1.2 永磁吸盤裝夾步驟

①加工前，將吸盤按要求安裝于機床工作臺上，并檢測和調整平行度；②將吸盤表面和定位邊清理干凈，保證表面平整；③用502膠水安裝X向和Y向定位塊，并檢測其平行度；④將商標板表面清理干凈，并平放于吸盤上，緊靠兩個定位塊；⑤用吸盤板手轉動吸磁開關，均勻吸磁；⑥加工完成后，用吸盤板手轉動吸磁開關，均勻退磁，取出商標板。

3.2 502膠水裝夾方法

3.2.1 502膠水裝夾的原理

為解決傳統裝夾方法的不足，筆者在生產實踐中，還嘗試采用502膠水裝夾法。502膠水法是利用膠水的粘接作用使零件固定在平板上，使零件不受外力作用，即可承受剪切刀和剝離力，在加工過程零件垂直方向不易產生移位，從而加工深度能保持一致，外形不受應力作用，不產生應力，也就不易變形。其裝夾圖如圖5所示。

圖5 502膠水法裝夾圖

3.2.2 502膠水裝夾步驟

①加工前，將墊板按要求用壓板安裝于機床工作臺上，并檢測和調整平行度；②將墊板表面和定位邊用機溶劑清洗干凈，并擦干，保證表面平整；③用502膠水安裝X向和Y向定位塊，并檢測其平行度；④將商標板表面清理干凈，然后在商標板底部均勻涂上502膠水，快速平放于墊板上，并緊靠兩個定位塊，攆平攆實，等到膠水干化才松手；⑤加工完成后，用銅棒或膠錘輕輕敲擊商標板，等商標板與膠水脫離時，再取出；⑥取出商標板后，用鏟刀將干化的膠水鏟除，再用有機溶劑將墊板清洗干凈，為下一件零件裝夾做準備。

4 薄輪胎商標板零件的裝夾方法對比

在拆裝用時、平行度穩定性、零件變形、零件合格率等方面通過小批量加工試驗進行了對比，具體試驗數據見表1.

表1 薄輪胎商標板零件裝夾方法對比

從以上試驗數據可見，改進后的裝夾方法在裝夾精度、裝夾效率及穩定性等方面遠遠優于傳統裝夾方法，其中永磁吸盤的裝夾方法是最優的，此裝夾方法最適合小批量商標板的商標加工，當大批量加工時，還需重新設計夾具，采用專用夾具進行裝夾來保證高效和質量。