胀紧夹具的高效应用

汤卓钟　陈小兵

摘 要：利用内孔定位的刚性芯轴夹具和胀紧夹具各有优势，但是在一些薄壁、筒类零件的加工中，胀紧夹具能改善加工过程中产生的振刀以及拆装困难等现象，往往能收到事半功倍的奇效。

关键字：薄壁；筒类；胀紧夹具；简单实用

我公司大批量生产的一个薄壁、筒类零件（如图），其端面、内孔对外圆的形位公差要求很高，我们采用已加工好的内孔作为基准，加工外圆和端面。按照一般习惯，我们制作了刚性芯轴，采用圆柱芯轴并用螺栓压紧时，产生受力不均导致的打滑、振刀现象；采用锥面锁紧时，发现装夹和拆卸工件非常困难，而且容易拉毛夹具和零件，导致夹具失效和零件不合格，費时费力，效果很差。

1.夹具制作

我公司改进了夹具方案，采用胀紧夹具加工该零件，如图2所示。夹具为筒状，为减小无效的接触面，夹具采用两端凸起、中间凹下的台阶外圆，以减小过定位和受力不均的可能性。外圆两端与零件内孔配合，呈小角度锥面，大头比零件内孔小0.01mm，小头小0.05mm，这样符合胀紧时的变形趋势，容易贴合零件而且便于装夹。夹具内孔两端采用与顶尖角度一致的60?锥面，该锥面作为装夹的工作面，与夹具外圆要求0.005的径向全跳动（小于零件形位公差的1/3），保证加工零件的形位公差。在夹具两端的装配面上各锯开2条开口以提供胀紧空间，此时注意开槽时应用台虎钳稍微夹住两端面，锯开一条槽再重新装夹继续开下个槽，不能同时开2个以上槽，否则会破坏夹具形位公差。夹具制造完成后，用两个60?顶尖稍微夹紧在加工零件的机床上测试，夹具外圆跳动在0.002mm以内，符合设计要求，夹具合格后方可使用。为同时保证夹具的可靠性和耐用性，我们没有采用一般的弹簧钢，而是选用兼具强度、硬度、韧性、塑性和耐磨性的球墨铸铁。

2.夹具的应用

装夹零件时，将零件小头朝下垂直放置在平台上，夹具放入零件内孔并轻轻按压，使得夹具端面和零件另一端面平齐，此时定位完成，由于配合面大头配合间隙只有0.01-0.03mm，夹具和零件接触良好、无相对滑动。加工时，在机床上利用一个60?活络顶尖和一个60?死顶尖顶在已压入零件的夹具两头的60?锥面上（如图3），受力后夹具两端接触面由于开口槽缘故向外胀紧在零件内孔上，再进行加工。受胀紧力和夹具弹性变形共同作用，夹具与零件接触紧密，加工零件不会产生振刀现象，加工出来的零件尺寸、形位公差和表面质量完全满足要求。拆卸夹具，只需松开顶尖，球墨铸铁的夹具失去胀紧力后恢复原状，很容易取出。由于球墨铸铁的材料特性，使得夹具不但满足了加工的需要，而且能长久使用。

3.结语

采用胀紧夹具后，零件的定位、加工稳定可靠，装夹、拆卸也比刚性芯轴简单、方便，效率提高约5倍，而且大大降低了操作者的劳动强度。至今，夹具使用了6年以上、加工零件过万件，依然实用、可靠。这次胀紧夹具的应用，可以扩展到其它类似薄壁、筒类零件的机械加工中，只要综合考虑了定位、装夹、耐用度等因素，简单的胀紧夹具也可以兼顾实用、可靠和高效。