撓性結構加工中可調節夾具的應用

楊小軍

（駐沈陽地區第四軍事代表室，遼寧 沈陽 110031）

在以撓性擺片、撓性接頭等為代表的撓性慣導儀表核心零件制造過程中，常常會使用撓性結構，在撓性結構之中經常會使用到撓性接頭與擺片等核心的零件，其本身屬于關鍵的零件組成部分，同時也發揮了承載與支承的關鍵性作用。針對撓性結構，主要屬于兩側圓弧凹槽所形成的細頸，并且在細頸之中對于形差和尺寸的精度要求較高，這樣難免會影響制造技術。

針對撓性細頸結構，其主要包含了手工研磨、電火花慢走絲線切割、鏜等。其共同點在于加工的應力偏小，并且加工精度方面的要求較高，并且在工件與刀具直接接觸面的切削加工應力也是存在的；尤其是在開展精加工中，一旦降低工件的剛度，就會導致加工變形問題的出現。一般來說，可以考慮到利用不同規格的支撐塞規以及涼面交替對稱反復切削的方式，但是這樣操作的加工效率偏低，無法滿足外形非回轉結構撓性結構零部件的實際要求。

1 撓性結構加工特點

在撓性結構中，主要是存在于慣性儀表撓性元件之中，一般會選擇高彈性合金鋼亦或是鈹青銅，其本身的抗拉強度較高，同時也具有較大的彈性模量。對于其關鍵部位，其撓性細頸只有及時微米，結構相對特殊，并且尺寸偏小，如圖1所示。

針對撓性細頸結構，其主要包含了手工研磨、電火花慢走絲線切割、鏜等對應的加工方式。但是對于銑削、鏜等方式，需要工件和刀具之間能夠相互接觸，但是難免會存在加工盈利，特別是在實施精細加工的時候，當工件剛度降低，就會導致工件變形的出現。

圖1 典型撓性結構

在進行高速精密銑削中，可以滿足零件加工效率的提升，降低實際的加工成本，同時還能夠縮短其加工需要的時間，另外，零件本身的加工精度與質量方面都可以達到較高的水平，最終在撓性結構的加工中得到大面積的應用。

2 可調節夾具設計

在加速度計中，金屬擺片零件作為重要的組成，其撓性支承細頸直接就是半徑1.4mm的圓弧凹槽來直接形成的，其厚度為0.08mm，屬于薄壁結構，同時，在對稱方面要求達到0.003mm。

在進行凹槽加工環節，除開控制切削用量、使用高精度機床之外，還需要實現對應夾具的設計，能夠減小刀具帶來的擠壓變形，提升實際的工藝系統剛度，這樣才可以保障加工精度。

另外，由于其本身的外形是非回轉結構，無法與兩面的交替對稱反復切削匹配。因此，需要利用一次高速銑削加工，但是對于夾具的設計要求也相應的提高了。

在設計夾具環節，通過可調節支撐結構的添加，這樣也能夠滿足對成都、結構尺寸以及系統剛度等技術方面的要求，并且在不同圓弧凹槽深度零件定位裝夾中也可以達到匹配的狀態。針對定位夾具，其主要包含了壓板、彈性塊、支撐塊等，在支撐塊，通過下部彈性塊的配合，可以實現高度的自動化調節，并且讓零件能夠與上部圓弧工作面直接貼合，這樣就可以利用緊固螺釘來直接固定調節之后的支撐塊。下圖2為定位裝置未裝夾工件；圖3為有工件裝夾的裝置。

圖2 可調節夾具

圖3 裝夾有工件的夾具

各組件制造技術要求如下。①夾具本體可根據機床工作臺選擇外形，一般采用易于在工作臺上裝夾的六面互垂度小于0.01mm的六面體。②定位銷、菱形銷外圓尺寸制造公差在0.01mm以內，孔距尺寸公差為0.01mm。③彈性塊硬度范圍為70～80。④支撐塊工作面與細頸圓弧一致，兩者之間的最大間隙應小于0.005mm。⑤支撐塊與本體長槽配合間隙小于0.01mm，同時配合面的表面粗糙度Ra均低于0.4μm，必要時可采用低粘度潤滑油降低二者之間摩擦系數。

3 夾具的使用

對于下圖4的分析，在夾具定位中，本體上包含了菱形銷鑲和定位銷，主要是定位零件使用；此外，按照上下順序，直接將彈性塊和支撐塊放置在長槽之中，并且利用緊固螺釘將支撐塊固定，主要是零件撓性細頸結構的支撐使用。

圖4 工件的定位裝夾

在使用階段，本體長槽中依次放入彈性塊與支撐塊；針對工件，直接將菱形銷與定位銷壓緊定位在裝置的本體之上，確保撓性結構的圓弧和支撐塊圓弧工作面能夠彼此的貼合，并且通過彈性模塊，就可以保證支撐塊能夠處于最佳位置；將緊固螺釘直接旋緊，用于固定支撐塊，然后再利用后續的壓板和3組壓緊螺釘來實現加工。

在具體加工環節，貼合撓性結構的支撐塊，可以實現工件剛度的提升，在滿足加工變形控制的同時，加工精度也可以得到相應的提高。

4 使用效果

在撓性細頸銑削之前，可以選研磨或者是平磨的處理方式，進行零件上下端面的加工，這樣才能夠基準面精度得到銑削方面對應的定位。在實施第一面圓弧凹槽加工之中，基于零件下端面的定位作為基準；在第二面加工中，則需要基于零件的上端面作為基準；而對于加工圓弧面支撐中，則需要考慮到利用彈性來實現已經加工凹槽與頂塊的相互靠緊，然后緊固支撐頂塊，并且直接將兩處壓板直接壓緊，之后再結合厚度尺寸來進行加工刀具長度補償值相應的調整處理。

在實現薄壁加工變形控制，明確形位公差要求之后，其加工之后的表面粗糙度要明顯低于之前圓弧面，并且其對應的零件撓性細頸厚度尺寸也可以滿足0.08mm這一項數據要求，最終讓精度可以直接匹配設計技術指標。

5 結語

總而言之，在本次設計的夾具，主要是發揮裝置的支撐，進而得到廣泛的使用，同時也可以達到不同規格支撐的具體要求。此外，基于零件高度來進行支撐結構對應的調節，這樣也可以滿足工藝系統剛度的要求，最終滿足技術標準，迎合后續的加工。