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行業新聞

如何利用夾具解決所有薄壁加工難題

發布日期:2022-01-19 09:37:55  點擊次數:2108

薄壁件的加工和夾緊一直是業界的困難之一,現場加工方法很多,但適合于大批量生產的方法未幾。我們采用了一種浮動三爪夾具,不需要過大的夾緊力就可實現薄壁件加工的定位和夾緊,大大改善了加工效果。

眾所周知,薄壁件夾緊外圓進行車削加工時,在夾緊力的作用下,零件易產生變形,從而影響加工精度,工件尺寸公差不易保證。

如加工的一種出口件8T-4556的加工為例,其外圓直徑412mm,壁厚為25mm,屬薄壁件,且毛坯為鑄造方式生產,存在外形不規則的特點,工藝要求在以外圓為夾緊定位基準的條件下,車削端面和內孔,內孔尺寸公差帶只有0.08mm。試制該零件時,我們曾采用傳統的軟三爪夾緊外圓的方式,夾緊時工件易變形,影響加工精度,同時,由于毛坯外圓不規則,夾緊定位不穩定,為了減少變形,需減小夾緊力,但這樣可能會出現夾不緊的情況。

對此,我們突破傳統的通過加大裝夾接觸面積(加開縫套筒)的方式,采用了一種六點定位夾緊的浮動三爪(如圖1),在實際應用中取得了較好的效果。

  

圖1浮動三爪夾緊  

浮動三爪夾具的組成及工作原理
  
我們采用的浮動三爪夾具包括三爪本體、連接塊、夾緊釘及特殊鑲套。三爪本體通過鑲套連接在連接塊上,連接塊像普通三爪一樣與車床卡盤連接,六個夾緊釘成對分別固定在三爪本體上,以鑲套為支點,連同三爪本體隨毛坯外圓的高低起伏,有微量的浮動(浮動量有嚴格要求,不可隨意給定),起到浮動夾緊作用。夾緊釘帶錐的尖部隨著夾緊力的作用扎進毛坯表面一定深度,不需要過大的夾緊力,就可以實現薄壁件加工的定位和夾緊,防止工件變形。


如圖2a所示,因毛坯為鑄造工藝制造,毛坯上多處(B')存在表面凹陷,普通三爪夾緊時易造成工件變形過大或夾不緊。采用六點定位夾緊的浮動三爪即可克服此缺點。在卡盤向中心移動過程中,當夾緊釘沒有與工件B'點接觸時,三爪本體會以鑲套為圓心,零件會給夾緊釘一個作用力F,使三爪本體產生一定的轉角,即夾緊釘尖點A移動到A1點,夾緊釘尖點B移動到B1點,如圖2b所示,隨著三爪本體夾緊動作繼續,使兩個定位釘同時與工件表面接觸,如圖2c所示,這樣三爪本體的浮動量克服了工件表面缺陷。同理,其他兩個卡爪也如此運動,六個夾緊釘尖點終極都與毛坯外圓同時接觸,保證了工件的定位夾緊。
  

圖2浮動夾緊原理
  

應用效果
  
從力學上分析,傳統的三爪接觸面為三爪與毛坯的接觸面積,設為S1,而六點定位夾緊的浮動三爪夾具與毛坯外圓的接觸面為兩個點,設為S2,那么兩種方式夾緊時零件表面受到的壓強分別為P1=F1/S1和P2=F2/S2,因S2遠遠小于S1,故保證同樣的壓強下,F1遠遠大于F2。

薄壁件加工中,夾緊壓力應越小越好,六點定位夾緊的浮動三爪夾具將受力面縮小到兩個點,S2非常小,這時夾緊釘與工件接觸處壓強較大,使夾緊釘輕易嵌進工件表面一定深度,夾緊不僅僅依靠摩擦力作用,從而大大增加了夾緊的穩定性,在夾緊力較小的情況下,實現了工件的夾緊定位。

在使用傳統三爪加工8T-4556時,工件精度很難保證,分歧格品率較高。最近這一年多,通過使用六點定位夾緊的浮動三爪夾具,其加工效果明顯改善,不但滿足了內孔的工藝尺寸要求,而且內孔的圓柱度也非常好。


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