活塞環切片專用夾具的設計

張轉立 楊楓林

摘 要：針對活塞環的切片加工，設計了一種徑向端面夾緊的活塞環切片專用夾具，提高了活塞環銑切片加工的加工精度。

關鍵詞：活塞環；切片；夾具

中圖分類號：TG751 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0186-01

活塞環是燃油發動機內部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油氣體的密封。活塞環毛坯在鑄造時，由于雙片活塞環毛坯鑄造因鐵水利用率高，能有效控制砂氣孔、縮松等鑄造缺陷，降低磨削余量，提高毛坯端面的磨削效率，因而在行業上得到越來越廣泛的運用。由于活塞環一件毛坯要加工成兩件成品，在加工時要進行切片加工，即將一片毛坯切開成兩件半成品。傳統的活塞環切片加工方式包括三抓卡盤夾緊，普通車刀將毛坯車削加工成兩片或者用鋸片銑刀將一片毛坯銑切成兩片。傳統的加工方式多為單片加工，加工效率低，已經不能滿足活塞環行業的生產需求。本文介紹一種新型活塞環切片專用夾具的設計，其適用加工方式為鋸片銑刀割片加工。

1 零件分析

如圖1所示，為活塞環切片待加工件，毛坯兩端面經磨削加工，保證端面厚度L。活塞環鑄造毛坯為近似橢圓形結構，毛坯外徑分長短軸，分別為D、d。內孔帶一定斜度，角度為a。活塞環切片加工時采用1.2mm厚鋸片銑刀割片加工，加工完成后的兩片半成品厚度分別為（L-1.2）/2±0.07mm。該夾具切片加工時一次裝夾10片活塞環毛坯。

2 夾具設計

如圖2、3所示為夾具的結構。包括本體1、拉桿2、定位盤3、橡膠套4、撐套5、短撐板6、端面擋圈7、對合蝶型彈簧8、錐拉套9、螺母10、長撐板11。圖中12為10片活塞環毛坯。

本體1上有四個徑向均布的直槽13，兩個對稱布置的長、短撐板11、6分別安裝在直槽13中。長、短撐板11、6分別與撐套5螺紋連接。撐套5共分為4瓣，可單獨脹開。撐套5外層安裝為橡膠套4。拉桿2安裝在本體1的內孔中，拉桿2上的錐面分別與長、短撐板11、6上的錐面配合。端面擋圈7分為獨立的四瓣，安裝在拉桿2上，外圓面上有兩道溝槽，用于安裝彈簧（圖中未顯示彈簧）。端面擋圈7上的錐面與錐拉套9上的錐面配合。錐拉套9也安裝在拉桿2上。錐拉套9上套有對合蝶型彈簧8，用于提供一定的預緊力，壓緊端面擋圈7。該夾具上橡膠套4硬度達到邵氏硬度80～85，其余零件淬火熱處理，保證相應的硬度及耐磨性。

3 夾具的使用

該夾具安裝在臥式活塞環銑切片機床上，活塞環切片加工時該夾具的夾緊包括徑向夾緊及端面限位夾緊。工作時，夾具安裝在機床主軸上，拉桿2與機床主軸端部的旋轉油缸連接。工人操作時先將10片活塞環安裝到橡膠套4上，直到碰到定位盤3的端面，10片活塞環定位安裝完成。活塞環安裝時內孔長短軸位置分別與長、短撐板11、6對應，保證長、短撐板能撐緊活塞環內孔。此時油缸拉動拉桿2，迫使長、短撐板11、6分別沿錐面徑向脹開，帶動橡膠套4徑向脹開，徑向夾緊活塞環。徑向夾緊的同時，拉桿2帶動錐拉套9沿軸向移動，迫使端面擋圈7沿錐拉套9的錐面脹開，端面夾緊活塞環，以防止10片活塞環之間有縫隙。當端面擋圈7沿錐拉套9的錐面移動到錐拉套9的A面時完全脹開，此時，如果徑向橡膠套4還沒有完全夾緊，則拉桿2可繼續軸向移動，此時端面擋圈7不再脹開，如圖5所示。對合蝶型彈簧8用于壓緊端面擋圈7。夾具松開時原理同上，端面擋圈7徑向縮回靠彈簧保證。

4 結束語

該夾具的設計，既能徑向夾緊又能端面夾緊，保證了一次安裝的10片活塞環中間沒有縫隙，大大提高了切片加工的尺寸精度。

參考文獻

[1]侯 放.機床夾具圖冊.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[2]薛源順.機床夾具設計.北京：機械工業出版社，1997.

[3]成大先.機械設計手冊.化學工業出版社，2002.

[4]楊叔子.機械加工工藝師手冊.北京機械工業出版社，2001，8.

收稿日期：2018-3-15

作者簡介：張轉立（1988-），男，河南焦作人，本科，從事工裝夾具及非標自動化裝備研發設計工作。