擴張式夾緊器在夾具設(shè)計中的應(yīng)用

姜利

【摘? 要】：為了響應(yīng)國家新能源的號召，我廠新能源變速箱種類多元化，新能源變速箱殼體相對于以前重卡變速器殼體在結(jié)構(gòu)上有新的改變，以前多數(shù)變速箱殼體有留給工裝夾具壓緊用的裙邊或者增加壓緊用的工藝凸臺。為了盡量減少工序，降低工人的勞動強度，提高零件的加工效率，降低加工成本，在夾具設(shè)計時使用了擴張式夾緊器，方便了零件的加工。

【關(guān)鍵詞】：夾具 擴張式夾緊器

1 擴張式夾緊器的介紹

擴張式夾緊器采用了一種創(chuàng)新的工件夾緊方式，在氣缸體、氣缸蓋、變速器殼體、閥門體、轉(zhuǎn)向節(jié)、后橋體、剎車器等汽車部件的加工方面已取得豐碩成果，促進切削加工的改革，工具接近性十分出色。

擴張型夾緊器通過錐形主桿及爪卡的平楔面使爪卡張開，強力地卡住工件底面的夾緊孔，從而將工件牢固地夾持在夾緊器的到位面上。因為夾緊力直接傳遞到夾緊器的到位面，所以工件可被毫不歪斜地強力夾持，從而抑制工件振動，實現(xiàn)穩(wěn)定的切削加工。

1.1 具體特點如下：

1.1.1 擴張夾緊器皆為低壓雙動油缸，分為氣壓排塵型和無氣壓排塵型，具有工件裝卡、工件夾持、檢測動作完成與動作異常的氣壓檢測功能、吸收夾緊孔間距的誤差。

1.1.2 因在工件底面進行夾緊，因此可選擇最短的工具進行無干涉的切削加工，從而提高了工件的切削效率和加工品位。

1.1.3 在工件底面進行夾緊不會導致工件變形，大幅提高了平面度與表面粗糙度。

1.1.4 簡潔小巧的夾具結(jié)構(gòu)，降低了夾具成本。

1.1.5 小巧的夾具縮短了設(shè)備生產(chǎn)線的長度。

1.1.6 簡潔的夾具有利于切屑的排出。

1.1.7 因夾具底板鉆孔深度較淺，所以可將底板做得較薄。

1.1.8 追求夾具的輕量化， 實現(xiàn)高速切削加工。

1.1.9 工件搬運裝置的升起行程較短，有利于改善搬運流水線。

1.1.10 從底面進行夾緊對加工工具不形成干涉，最適合于5面加工。

2 擴張式夾緊器在變速箱殼體夾具中的應(yīng)用

2.1 適合哪種變速箱殼體零件：

為適應(yīng)社會的發(fā)展，隨著設(shè)計者思想的轉(zhuǎn)變或者廠家的特別要求，新型的結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生，如上右圖，當需要加工離合器止口和內(nèi)腔面及孔系時，為了使工序的盡量減少，所以工藝采用擴張式夾緊器進行夾緊。

2.2 在夾具中如何應(yīng)用：

2.2.1 確定零件的工藝加工方案，工序內(nèi)容如下：

05：鉆K向視圖窗口上2-M8螺孔

10：銑頂面A、鉆鏜B孔及其它各孔

15：鉆鏜側(cè)面φ29橫孔及φ10.5通孔

20：壓套鉸孔

25：車法蘭面、止口及B孔內(nèi)端面

30：鉆法蘭面12-φ10.8通孔及6-SM8x1.25-6H螺孔

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，若要減少工序，則按工序25、30進行加工，否則要分工序更換壓緊點，加工質(zhì)量穩(wěn)定性不好，由于零件沒有工藝壓緊用的裙邊，所以夾具采用擴張式夾緊器。

2.2.2 確定擴張式夾緊器的數(shù)量

設(shè)計夾具的原理：為保證夾緊可靠，首先進行切削力的計算，根據(jù)工步內(nèi)容及相應(yīng)的切削參數(shù)，算出最大主切削力F為1000N。為保證切削可靠，所需的夾緊力為1.5*F。根據(jù)零件的螺栓過孔為D13，夾具為保壓夾具，夾具的工作壓力為4.5MPa，根據(jù)卡住內(nèi)徑大小、夾緊力、擴張力大小，查看樣本后，選擇的擴張夾緊器為CGS-N22-E13，為考慮夾緊的對稱穩(wěn)定性，確定數(shù)量為4個。

2.3 夾具的具體結(jié)構(gòu)

因為定位面是已加工過的表面，并且有一系列的孔系，所以夾具的設(shè)計原理為一面兩銷，夾緊主要用擴張夾緊器，四周靠浮支增強夾緊剛性，擴張夾緊器為低壓雙動油缸，所設(shè)計的夾具為低壓雙動液壓夾具，具體的夾具如下圖：

3 擴張夾緊器使用時的主要注意事項：

3.1 無氣壓排塵型與氣壓排塵型的共同注意事項

3.1.1 由于爪卡水平方向的擴張行程具有余量，擴張夾緊器不能起定位作用，需另設(shè)工件定位銷;

3.1.2 為了防止自動搬送裝置或機器手搬送的沖擊使夾緊部破損，應(yīng)設(shè)置工件導向桿，選定時應(yīng)考慮孔位精度。

3.1.3 氣壓排塵回路中，請確保夾緊器安裝面以外的配管內(nèi)徑在4mm以上。

3.1.4 裝卡工件時，應(yīng)使工件的夾緊孔與到位面垂直。若在傾斜狀態(tài)下夾緊，爪卡不能與夾緊孔均勻接觸，會因負荷集中而導致夾緊器損壞。

3.1.5 裝卡工件前，請確認夾緊孔及夾緊器主體的到位面上無切屑和粉塵。若在夾雜切屑等的狀態(tài)下使用，可能會因夾緊不穩(wěn)定而導致加工精度下降。

3.1.6 根據(jù)工件的材質(zhì)及熱處理條件的不同，爪卡相對于工件孔內(nèi)面的卡入程度也不同。工件及夾緊孔的使用條件請嚴格遵守夾緊器樣本記載的要求（如CGC-N22E11、12、13：對于夾緊孔是盲孔時，要求盲孔的最小深度為10.5mm;對于夾緊孔是通孔時，要求通孔的最小深度為5.6mm;）。如果使用不符合條件的工件和夾緊孔，則無法實現(xiàn)可靠的夾緊。

3.1.7 夾緊孔為錐孔（拔模孔等）時，請在使用前對要夾緊的工件進行夾緊測試，確認動作是否正常。

3.1.8 如果工件夾緊孔部分的壁厚很薄，夾緊時可能會發(fā)生變形。請在使用前對要夾緊的工件進行夾緊測試，以確認薄壁部分是否發(fā)生變形。

3.1.9 請使用通過5μm過濾器的干燥空氣。

3.1.10 測量到位面的平面度時，請對夾緊側(cè)提供油壓，或者在夾緊側(cè)與放松側(cè)均不加壓的狀態(tài)下進行測量。

3.1.11 關(guān)于到位確認氣壓傳感器檢測距離范圍，請將其設(shè)定為距到位面上方0.05mm以下。為了正確進行設(shè)定，請在工件與到位面之間使用塞尺來設(shè)定檢測距離。設(shè)定方法請參照氣壓傳感器的使用說明書。

3.1.12 請按照下表所示開關(guān)、氣壓傳感器的組合來檢測放松與夾緊的完成狀態(tài)及誤夾緊（請參照油壓、氣壓回路圖）

3.2 無氣壓排塵型的注意事項

3.2.1 切削加工中不需要進行氣壓排塵，僅在工件搬入搬出及夾緊放松動作時需要進行氣壓排塵，清除切屑及雜物。

3.1.2 請在氣壓排塵OFF時進行到位確認。氣壓排塵開關(guān)閥請選擇在氣壓排塵OFF時與大氣相通的閥（發(fā)生誤夾緊時可作為到位確認空氣的排氣通道）

3.3 氣壓排塵型的注意事項

3.1.1 在工件搬入搬出及夾緊放松動作時需要進行氣壓排塵。如果加工時卡爪處有切屑（夾緊孔為通孔），則在加工中也應(yīng)繼續(xù)進行氣壓排塵。

參考文獻：

[1]鄧文英，金屬工藝學[J].下冊（第三版）.2017（06）.

[2]陳宏鈞，實用機械加工工藝手冊[J].第4版.2016（09）.