脹緊夾具的高效應用

湯卓鐘　陳小兵

摘 要：利用內孔定位的剛性芯軸夾具和脹緊夾具各有優勢，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生的振刀以及拆裝困難等現象，往往能收到事半功倍的奇效。

關鍵字：薄壁；筒類；脹緊夾具；簡單實用

我公司大批量生產的一個薄壁、筒類零件（如圖），其端面、內孔對外圓的形位公差要求很高，我們采用已加工好的內孔作為基準，加工外圓和端面。按照一般習慣，我們制作了剛性芯軸，采用圓柱芯軸并用螺栓壓緊時，產生受力不均導致的打滑、振刀現象；采用錐面鎖緊時，發現裝夾和拆卸工件非常困難，而且容易拉毛夾具和零件，導致夾具失效和零件不合格，費時費力，效果很差。

1.夾具制作

我公司改進了夾具方案，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。外圓兩端與零件內孔配合，呈小角度錐面，大頭比零件內孔小0.01mm，小頭小0.05mm，這樣符合脹緊時的變形趨勢，容易貼合零件而且便于裝夾。夾具內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（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，此時注意開槽時應用臺虎鉗稍微夾住兩端面，鋸開一條槽再重新裝夾繼續開下個槽，不能同時開2個以上槽，否則會破壞夾具形位公差。夾具制造完成后，用兩個60?頂尖稍微夾緊在加工零件的機床上測試，夾具外圓跳動在0.002mm以內，符合設計要求，夾具合格后方可使用。為同時保證夾具的可靠性和耐用性，我們沒有采用一般的彈簧鋼，而是選用兼具強度、硬度、韌性、塑性和耐磨性的球墨鑄鐵。

2.夾具的應用

裝夾零件時，將零件小頭朝下垂直放置在平臺上，夾具放入零件內孔并輕輕按壓，使得夾具端面和零件另一端面平齊，此時定位完成，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、無相對滑動。加工時，在機床上利用一個60?活絡頂尖和一個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孔上，再進行加工。受脹緊力和夾具彈性變形共同作用，夾具與零件接觸緊密，加工零件不會產生振刀現象，加工出來的零件尺寸、形位公差和表面質量完全滿足要求。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，而且能長久使用。

3.結語

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