多片可脹芯軸外圓加工夾具

多片可脹心軸外圓加工夾具摘要：薄壁套類零件的加工，通常利用剛性心軸夾具或彈性心軸夾具進(jìn)行裝夾定位，從而完成薄壁套類零件的加工。但是，對于內(nèi)孔尺寸波動較大的批量零件來說，這種加工方法不是很理想，零件外圓的圓度誤差較大，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量。所以，本文通過對剛性心軸夾具、彈性心軸夾具優(yōu)缺點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)出多片可脹心軸夾具，圓滿解決了內(nèi)孔尺寸波動較大的批量零件的加工，保證了零件的加工質(zhì)量。關(guān)鍵詞：剛性心軸彈性心軸多片可脹心軸關(guān)鍵詞：剛性心軸彈性心軸多片可脹心軸一綜述、在生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到很多套類零件的加工，特別是薄壁套類零件，并且零件的外圓與內(nèi)孔之間有較高的位置精度要求。對這類零件的加工，工藝人員通常會采用以下兩種夾具來完成零件外圓的加工：圖1岡剛性心軸夾具示意圖1、剛性心軸2、工牛3、復(fù)位彈簧4、夾緊螺釘圖1岡剛性心軸夾具示意圖1、剛性心軸2、工牛3、復(fù)位彈簧4、夾緊螺釘5、平墊圈2、彈性心軸夾具：如圖2所示。裝夾時，工件3以彈性心軸1的外圓作為定位基準(zhǔn)，通過擰緊或松開夾緊螺釘6實(shí)現(xiàn)彈性心軸1的軸向移動。由于剛性心軸2與彈性心軸1一43廠圖2 彈性心軸夾具示意圖1一43廠圖2 彈性心軸夾具示意圖1、彈性心軸2、剛性心軸3、工件4、復(fù)位彈簧5、平墊圈6、夾緊螺釘這兩種夾具在生產(chǎn)中已普遍使用，對加工精度要求不高的零件來說，這兩種夾具能夠滿足使用要求。但是上述夾具也有一定的局限性，對于加工精度要求比較高的薄壁零件來說，這種裝夾方法已不能滿足使用要求，必須采取其它裝夾方法進(jìn)行加工。下面針對上述兩種夾具存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，并提出多片可脹心軸夾具的設(shè)計(jì)方案。二、剛性心軸與彈性心軸的應(yīng)用優(yōu)勢與局限性以上兩種夾具有許多專業(yè)書籍中被作為典型的以內(nèi)孔定位加工外圓的夾具加以介紹。不容否認(rèn)，這兩類夾具的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。當(dāng)工件內(nèi)孔的加工精度較高時，剛性心軸與工件間的配合間隙很小，使工件與夾具的接觸剛度很高，提高了工件抵抗切削力變形的能力。同時，由于夾具結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量較少，產(chǎn)生的誤差的環(huán)節(jié)少，容易獲得較高的夾具制造精度，制造成本也很低，而彈性心軸的徑向可脹性使它非常適合內(nèi)孔尺寸一致性較差的成批零件加工。但經(jīng)認(rèn)真分析后，我們就會發(fā)現(xiàn)這兩類夾具在應(yīng)用上有很大的局限性：剛性心軸的尺寸適應(yīng)性較差，它要求工件的內(nèi)孔尺寸精度較高，否則剛性心軸將會與不同工件內(nèi)孔間的徑向配合間隙忽大忽小，無法保證成批零件 對定位基準(zhǔn)精度的要求。而彈性心軸雖可以使用內(nèi)孔尺寸波動較大的成批零件加向脹開量從A點(diǎn)到B點(diǎn)依次從小到大，相應(yīng)地，脹開后的外圓尺寸也是從小到大，因此，工件實(shí)際獲得的徑向夾緊力從A點(diǎn)到B點(diǎn)是變化的，且逐漸增大。對于那些在外力作用下較易變形的零件，如套筒類零件、用彈性較大的材料制造的零件等，這類零件的夾緊力對工件外圓精度的負(fù)面影響而是由于加緊力不均勻造成的。零件毛坯是由彈性較大的硅鋼片制作而成當(dāng)采用彈性心軸裝夾時，（p64H8內(nèi)孔在沿其軸線方向不均勻徑向夾緊力的作用下，產(chǎn)生不均勻的徑向彈性變形，導(dǎo)致零件外圓沿軸線方向也產(chǎn)生相應(yīng)的不均勻徑向彈性變形，加工結(jié)束后，夾緊力未撤銷時，工件在夾具上測量所獲得的外圓尺寸完全符合圖紙要求；夾緊力撤除，工件從夾具上取下來，零件開始彈性回復(fù)，沿厚度方向上各點(diǎn)的外圓徑向尺寸的回復(fù)呈現(xiàn)出從一端到另一端逐漸增大的現(xiàn)象。因此，最終得到的零件外圓表面形狀并不是圓柱，而是圓錐形。三、可脹心軸夾具的結(jié)構(gòu)與工作原理針上述存在問題，我們設(shè)計(jì)并采用了多片可脹心軸夾具來完成零件外圓的加工，有效地保證了零件內(nèi)孔與外圓間的同軸度及外圓圓柱度?？擅?/p>

圖5 多片可脹心軸夾具示意圖1、多片心軸2、剛性心軸3、拉簧4、半圓鍵圖5 多片可脹心軸夾具示意圖1、多片心軸2、剛性心軸3、拉簧4、半圓鍵5、復(fù)位彈簧6、夾緊螺釘7、平墊圈8、工件上的周向位置通過與半圓鍵4間的間隙配合來保證。裝夾時，首先將工件8套在多片心軸上，通過擰緊或松開夾緊螺釘6，在拉簧3和復(fù)位彈簧5的共同作用下，可使可脹心軸相對于剛性心軸產(chǎn)生向左或向右的移動。由于剛性心軸與可脹心軸間的配合面均帶有錐度，因此，可脹心軸片沿軸向移動的同時會產(chǎn)生徑向的脹開或收縮，從而實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊或松開。四、可脹心軸夾具的特點(diǎn)與注意事項(xiàng)1、夾緊方式獨(dú)特：由上面的陳述可知，可脹心軸夾具采用的也是徑向夾緊方式，但它與彈性心軸夾具的彈簧片彈性變形夾緊方式不同。由于可脹心軸是由3塊相互分離的可脹心軸片組成，可脹心軸片沿夾具回轉(zhuǎn)軸線移動時，心軸片的內(nèi)錐面始終與剛性心軸的外錐面保持緊密接觸，即當(dāng)心軸片沿軸心方向向左或向右平動時，沿直徑方向作遠(yuǎn)離或趨近回轉(zhuǎn)軸線的平動這樣心軸片沿軸向各點(diǎn)處內(nèi)孔所獲得的徑向夾緊力基本一致，減少或避免因夾緊力的不同引起的工件的不均勻變形。2、可脹心軸的平墊圈7及夾緊螺釘6均為專用零件，平墊圈的兩個平面、

夾緊螺釘與平墊圈相接觸的表面以及可脹心軸片與平墊圈相接觸的外表面都必須經(jīng)加工，以保證他們之間的良好接觸，確保3個心軸片在夾緊過程中的軸向位移量始終同步。3、可脹心軸片與剛性心軸間，必須保證良好的周向定位與軸向?qū)?，以防止因心軸片間的相對周向位置的變化，產(chǎn)生可脹心軸夾具的外園圓心相對剛性心軸圓心位置的漂移，使被定位工件的內(nèi)孔圓心位置隨之產(chǎn)生變化。圖6所示是多片可脹心軸零件示意圖中的槽A,即為用于心軸片周向定位圖6多片可脹心軸零件示意圖可脹心軸片與周向?qū)虻逆I槽，它與圖5中的半園鍵4相配合。圖6多片可脹心軸零件示意圖可脹心軸片4、可脹心軸夾具雖可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔尺寸波動較大的成批零件加工，但這種波動不能超出一定的范圍。因?yàn)榭擅浶妮S徑向尺寸脹開的俞大，心軸片外表面與工件內(nèi)使工件產(chǎn)生不均勻的夾緊變形，導(dǎo)致工件的外園產(chǎn)生較大的園度誤差。一定的范圍。因?yàn)榭擅浶妮S徑向尺寸脹開的俞大，心軸片外表面與工件內(nèi)使工件產(chǎn)生不均勻的夾緊變形，導(dǎo)致工件的外園產(chǎn)生較大的園度誤差。5、適用性較好：本文所介紹的可脹心軸的夾緊方式為手動方式，用于車削加工。使用者還可以通過改變夾緊方式及部分夾具構(gòu)件結(jié)構(gòu)等途徑，實(shí)現(xiàn)機(jī)動、液壓等其他夾緊方式或應(yīng)用于其他切削加工，如磨削等。6、夾具材料要求不高：夾具中的關(guān)鍵零件可脹心軸片的材料不需像彈性心軸那樣必須采用彈性較大的材料。原則上，材料具備較好的耐磨性即可滿足心軸片的使用要求。五、可脹心軸夾具在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果可脹心軸夾具是在生產(chǎn)中為解決保證套類零件及回轉(zhuǎn)形零件的外園與基準(zhǔn)內(nèi)孔間有較高的位置精度要求所專門設(shè)計(jì)的夾具。經(jīng)試驗(yàn)效果表明，此夾具的使用消除了夾緊力對零件產(chǎn)生的變形誤差，大大提高了零件的加工精度和生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)實(shí)踐中