金屬零件，尤其是薄壁零件在加工過程中由于材質(zhì)本身的狀態(tài)及加工過程中熱應(yīng)力等因素的影響，變形是不可避免的，主要原因是薄壁零件剛性差、強(qiáng)度弱，在加工中極易產(chǎn)生變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。

在加工以及加工過程中，選擇合適的夾具夾持薄壁零件并且根據(jù)零件的加工工藝要求改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)能夠有效改善這一問題。本文將介紹一款薄壁零件夾具以及一位熱心用戶在設(shè)計(jì)薄壁零件夾具過程中對夾具改進(jìn)的分享。

▲ 鋁制薄壁類零件

外抱式靜壓膨脹夾具是一種超高精度夾具，夾持回轉(zhuǎn)精度可以達(dá)到≤3μm; 尤其適合于夾持薄壁工件，解決高精度加工中的夾持難題。

一、外抱式靜壓膨脹夾具結(jié)構(gòu)原理

圖1是外抱式靜壓膨脹夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。在夾具主體與夾緊孔薄內(nèi)壁之間有一個(gè)環(huán)形封閉油腔。當(dāng)擰緊脹緊螺釘時(shí)，油腔內(nèi)油壓升高，使夾緊孔薄內(nèi)壁承受均勻外壓，向中心均勻收縮而抱緊被夾持工件的外圓柱面;當(dāng)松開脹緊螺釘時(shí)，油腔內(nèi)油壓回落，夾緊孔薄內(nèi)壁在彈性回復(fù)力的作用下回復(fù)到原始直徑而松開被夾持工件。

圖1 外抱式靜壓膨脹夾具的結(jié)構(gòu)示意圖

二、外抱式靜壓膨脹夾具應(yīng)用

在機(jī)床上常用卡盤夾持工件外圓，例如在車床、磨床上用卡盤夾持工件。但是當(dāng)工件是薄壁件或者要求夾持精度≤10μm時(shí)，卡盤就難以滿足要求，此時(shí)靜壓膨脹夾具就可以顯示出它的優(yōu)越性。

圖2是一種用于車床的外抱式靜壓膨脹夾具，夾具直接與車床主軸連接，被夾持工件是一種薄壁軸套，軸套上的二個(gè)外圓柱面是一次裝夾加工出來的。

夾持優(yōu)點(diǎn)：

①在二處外抱夾持外圓柱面，解決了過定位夾持問題；

②夾持力均勻，被夾持工件變形小，適合于薄壁工件的夾持；

③夾具的回轉(zhuǎn)精度高，加工后工件內(nèi)孔對被夾持外圓的徑向跳動≤6μm。

圖2 用于車床的外抱式靜壓膨脹夾具

三、熱心用戶分享—夾具結(jié)構(gòu)改進(jìn)案例

某家企業(yè)在生產(chǎn)一款活塞時(shí)，由于活塞壁很薄，材質(zhì)為鋁合金，加工過程中容易變形。因此客戶要求夾具企業(yè)做了一套改善變形的夾具，由于活塞類產(chǎn)品對圓度是有要求的，因此最初的時(shí)候夾具工程師采用了瀚伯格外夾漲套。

圖3 最初的夾持方案

由于產(chǎn)品的定位，只能夾持在毛坯上，而毛坯表面不均勻，導(dǎo)致了受力也不均勻，產(chǎn)品加工下來還是有微量變形，車床加工完，夾頭不松，產(chǎn)品圓度是好的，但是夾頭一放松產(chǎn)品的圓度就又變形了。

夾具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：

在夾具設(shè)計(jì)師討論之后，對夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改。因?yàn)檫@款產(chǎn)品中心定位只能毛坯定位，所以設(shè)計(jì)師降低了漲套的夾持力度，把漲套拉桿由之前的回轉(zhuǎn)拉缸換為彈簧拉緊，另外再加上壓緊結(jié)構(gòu)，漲套驅(qū)動是靠彈簧驅(qū)動，壓緊靠回轉(zhuǎn)拉缸拉壓板。

圖4 改進(jìn)后的漲套設(shè)計(jì)

結(jié) 語

針對薄壁零件在加工過程中，由夾緊力及切削力作用引起的工件變形問題, 不僅要選擇正確的夾具方式，還要根據(jù)零件加工的實(shí)況，合理設(shè)計(jì)其定位和夾緊方式，對夾具結(jié)構(gòu)做出改變。