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(xué)院，廣東 廣州510220）

薄輪胎商標板零件安裝于輪胎模具側(cè)板的企業(yè)商標位置，當前在國內(nèi)生產(chǎn)輪胎的中小企業(yè)應(yīng)用廣泛，其重量輕、更換方便快捷、成本低，深受OEM輪胎企業(yè)的歡迎。但由于外形不規(guī)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(zhì)量和加工效率。本文分析了薄輪胎商標板零件結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)組合壓板裝夾方法的不足之處，探索了更加科學(xué)有效的裝夾方法，應(yīng)用效果良好。

1 薄輪胎商標板零件的結(jié)構(gòu)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(guī)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(xiàn)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(guī)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(tǒng)裝夾方法

2.1 傳統(tǒng)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(tǒng)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(fù)調(diào)整才可以達到要求。

另外由于受力不均勻，使零件產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，當銑削加工時，零件會產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)生細微移位，拆卸零件后，由于加工時積聚的內(nèi)應(yīng)力釋放，使工件產(chǎn)生較大的不規(guī)則變形，常常使零件拆卸出來后出現(xiàn)扭曲現(xiàn)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(tǒng)裝夾方法的不足，筆者在生產(chǎn)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(lǐng)域廣泛應(yīng)用的磁性夾具，可以大大提高導(dǎo)磁性鋼鐵材料的裝夾效率。

它是利用磁通的連續(xù)性原理及磁場的疊加原理設(shè)計的，永磁吸盤的磁路設(shè)計成多個磁系，通過磁系的相對運動，實現(xiàn)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(tài)時，磁力線從磁體的N極出來，通過磁軛，經(jīng)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(tài)時，磁力線不到永磁吸盤的工作極面，就在永磁吸盤內(nèi)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(chǎn)生吸力，就能順利實現(xiàn)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(chǎn)生局部內(nèi)應(yīng)力，且零件平行度基本能達到要求，不需要再次檢測調(diào)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(diào)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(zhuǎn)動吸磁開關(guān)，均勻吸磁；⑥加工完成后，用吸盤板手轉(zhuǎn)動吸磁開關(guān)，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(tǒng)裝夾方法的不足，筆者在生產(chǎn)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(chǎn)生移位，從而加工深度能保持一致，外形不受應(yīng)力作用，不產(chǎn)生應(yīng)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(diào)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(wěn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)可見，改進后的裝夾方法在裝夾精度、裝夾效率及穩(wěn)定性等方面遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)裝夾方法，其中永磁吸盤的裝夾方法是最優(yōu)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(shè)計夾具，采用專用夾具進行裝夾來保證高效和質(zhì)量。