多件臺(tái)階墊片塑膠銑工夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

郭 冉，文 莉，王庭江，文根保

（1.中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司 航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441002；2.中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司 嘉泰飛機(jī)制造公司，湖北 襄陽(yáng) 441002）

0 引言

臺(tái)階墊片為大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，需要銑削加工（2±0.1）mm×（25±0.4）mm 兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)面，曾采用左右螺桿與滑塊定位夾緊機(jī)構(gòu)一次性加工10 件的夾具方案，因工件裝夾面的尺寸公差（4±0.2）mm 存在0.4 mm 的間隙，裝夾的工件中存在40%～50%夾不緊的概率，夾不緊的工件是厚度尺寸均為下偏差-0.2 mm的工件，為此以塑膠柔性為輔助的夾緊方法實(shí)現(xiàn)100%的工件夾緊。

1 臺(tái)階墊片加工工藝和定位與夾緊

臺(tái)階墊片外形為圓長(zhǎng)桿形，類似網(wǎng)球拍，如圖1所示，材料為30CrMnSiA，料厚4 mm，銑臺(tái)階尺寸（2±0.1）mm×（25±0.4）mm 兩側(cè)面，并保證對(duì)稱?，F(xiàn)采用偏心輪螺桿滑塊全形定位剛性?shī)A緊機(jī)構(gòu)與塑膠柔性輔助夾緊方法，夾緊的（4±0.2）mm 兩平面與側(cè)面可限制臺(tái)階墊片的6個(gè)自由度。

圖1 臺(tái)階墊片

2 臺(tái)階墊片夾具結(jié)構(gòu)方案

采用前后雙螺桿滑塊夾緊機(jī)構(gòu)只能夾緊厚度較厚的臺(tái)階墊片，對(duì)厚度較薄的臺(tái)階墊片存在夾不緊的現(xiàn)象，對(duì)此提出以下2個(gè)解決方案。

（1）偏心輪剛性?shī)A緊結(jié)構(gòu)方案：由于前后兩滑塊僅需要單邊各移動(dòng)3.5 mm 即可順利取出工件，不需要采用前后雙螺桿滑塊夾緊機(jī)構(gòu)。一是因移動(dòng)距離僅3.5 mm；二是短距離移動(dòng)對(duì)螺桿的螺紋磨損大；三是采用偏心輪夾緊比螺桿夾緊迅速，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)自鎖。

（2）塑膠+滑柱的柔性?shī)A緊方案：采用雙滑塊與橡皮的夾緊方法或雙滑塊與塑膠+滑柱的夾緊方法，可以依靠橡皮或塑膠的彈性變形夾緊厚薄不同的臺(tái)階墊片，在一般的情況下，厚薄尺寸相差0.1 mm 以內(nèi)的工件可采用橡皮夾緊的方法，厚薄尺寸相差0.2 mm 以上的工件可采用塑膠+滑柱的夾緊方法。本案例加工的臺(tái)階墊片厚度尺寸為（4±0.2）mm，應(yīng)采用塑膠+滑柱的夾緊方法，塑膠傳遞的夾緊力更均勻。

3 臺(tái)階墊片加工工藝分析

臺(tái)階墊片先沖壓加工外形，再采用銑工夾具銑加工（2±0.1）mm×（25±0.4）mm 兩側(cè)面，工藝排樣如圖2 所示。多件臺(tái)階墊片塑膠銑工夾具結(jié)構(gòu)如圖3所示，具體加工過(guò)程：在銑工夾具型腔中插入6件臺(tái)階墊片7，先以偏心輪19夾緊工件，再調(diào)整夾具中的六角螺釘4 的位置，滑柱5 壓縮塑膠6，使滑柱22 夾緊工件，用手逐一檢查臺(tái)階墊片7是否夾緊，如有松動(dòng)應(yīng)繼續(xù)調(diào)整六角螺釘4 的位置，直至夾緊為止。夾具安裝時(shí)主要通過(guò)定位鍵2使夾具中心線與拖板移動(dòng)方向（X方向）一致。雙銑刀間隔為（2±0.1）mm，銑削加工前，以對(duì)刀塞尺9 控制刀具底部與對(duì)刀塊8的矩離，一次銑削6件臺(tái)階墊片7。

圖2 工藝排樣及尺寸

圖3 多件臺(tái)階墊片塑膠銑工夾具結(jié)構(gòu)

對(duì)于銑工夾具的安裝，需要利用定位鍵確保夾具中心線與機(jī)床拖板移動(dòng)方向（X方向）一致。工件加工尺寸（2±0.1）mm×（25±0.4）mm 的銑刀位置應(yīng)根據(jù)對(duì)刀塊和對(duì)刀塞尺進(jìn)行調(diào)整確定。

4 多件臺(tái)階墊片塑膠銑工夾具結(jié)構(gòu)

（1）臺(tái)階墊片在銑工夾具中的全形定位。如圖3 中A-A剖或B-B剖所示，采用了前后滑塊對(duì)臺(tái)階墊片7 進(jìn)行全形定位，前后滑塊定位型腔深度均包含臺(tái)階墊片7 的1.5 mm 厚度，留有0.5 mm 的厚度不能包裹，最多只能包裹臺(tái)階墊片7 的2 mm 厚度，否則前后滑塊閉合后會(huì)遺留空間導(dǎo)致銑削（2±0.1）mm×（25±0.4）mm兩側(cè)面時(shí)產(chǎn)生晃動(dòng)而影響加工。

（2）臺(tái)階墊片在銑工夾具中的雙重夾緊。前后滑塊的長(zhǎng)孔中灌滿了果凍狀的塑膠，可利用塑膠傳遞夾緊力而夾緊臺(tái)階墊片7。

1）臺(tái)階墊片銑工夾具剛性?shī)A緊機(jī)構(gòu)。如圖3中A-A剖所示，在臺(tái)階墊片7 銑工夾具設(shè)有偏心矩為3.5 mm的偏心輪19，逆時(shí)針扳動(dòng)偏心輪19上的手柄21，利用偏心輪19 的偏心距可以拉動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘13和六角螺母12而迫使前滑塊18和后滑塊17壓縮彈簧16，由2 根導(dǎo)柱14 導(dǎo)向，產(chǎn)生相向移動(dòng)夾緊臺(tái)階墊片7。需取出臺(tái)階墊片時(shí)，順時(shí)針扳動(dòng)手柄21 和偏心輪19，前滑塊18 和后滑塊17 在彈簧16 的彈力作用下反向各移動(dòng)3.5 mm，松開(kāi)臺(tái)階墊片7。這種剛性?shī)A緊機(jī)構(gòu)僅能夾緊厚度較厚的臺(tái)階墊片，不能夾緊厚度較薄的臺(tái)階墊片。

2）臺(tái)階墊片銑工夾具柔性輔助夾緊機(jī)構(gòu)。如圖3 主視圖與B-B剖視圖所示，在前滑塊18 和后滑塊17長(zhǎng)孔中注滿了果凍狀的塑膠6。長(zhǎng)孔右端柱塞11以沉頭螺釘10固定，其作用是塑膠長(zhǎng)時(shí)間使用后老化變硬方便取出和更換。長(zhǎng)孔左端以六角螺釘4和滑柱5 密封。當(dāng)擰緊六角螺釘4 時(shí)只能推動(dòng)滑柱5前移或后退，由于滑柱5以螺紋外徑安裝在六角螺釘孔內(nèi)，擰動(dòng)的六角螺釘4 只會(huì)帶動(dòng)滑柱5 前后移動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致塑膠被磨損。如圖3中B-B剖所示，在臺(tái)階墊片7 兩側(cè)面φ300-0.28mm 處設(shè)置滑柱22。由于塑膠6 具有均勻傳遞作用力的性能，能將六角螺釘4 施加的力傳遞給12 個(gè)滑柱22，推動(dòng)滑柱22夾緊臺(tái)階墊片7而解決了工件夾不緊的問(wèn)題。

（3）塑膠的性能與配制。液性塑料須滿足以下要求：①既要有一定的流動(dòng)性，又要傳遞壓力時(shí)不滲漏；②具有一定的稠度和粘性，流動(dòng)性不能過(guò)大，長(zhǎng)期使用不變質(zhì)、不腐蝕金屬；③長(zhǎng)期使用能保持一定的不收縮性和不可壓縮性[1]。液性塑料主要成分、配方與性能[2]如表1 所示，臺(tái)階墊片銑工夾具適合采用液性塑料B和C的成分質(zhì)量比。

表1 液性塑料主要成分與配方及性能

塑膠的制作方法：按規(guī)定的質(zhì)量比將聚氯乙烯膠質(zhì)逐漸與硬脂酸鈣混合均勻，再將真空油與磷苯二甲酸二丁脂用機(jī)械攪拌混合，然后再將2 種混合體均勻地混合，最后將混合劑裝于甘油槽中加熱到150～160 ℃，保持2.5～3 h。因制作過(guò)程中可能產(chǎn)生有毒的蒸汽，不能將混合劑置于爐中，而應(yīng)放置在特殊的箱中。

將塑膠注入夾具中時(shí)，必須重新加熱至150 ℃，夾具也必須同時(shí)置于150～160 ℃的箱中。為了預(yù)防塑膠收縮，必須注滿孔口，塑膠比重為1.018。如果采用預(yù)制好的冷卻塑膠，可先切成小塊加熱至熔化，去除表面熔渣再澆注。

除了利用塑膠推動(dòng)滑柱22移動(dòng)之外，還可以利用液體（植物油和甘油等）或橡皮代替塑膠。有些企業(yè)還采用比重為1∶1.5 的石蠟與凡士林混合劑代替塑膠，甚至采用水玻璃代替塑膠。

使用塑膠作為中間介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)：由于塑膠具有一定的粘性，可以承受較高的壓力（約40 MPa），不會(huì)從IT6 級(jí)精度的配合間隙中泄漏，不需要采用密封措施；主要缺點(diǎn)：流動(dòng)性小，對(duì)薄壁套筒所產(chǎn)生壓力分布不均勻，模具型腔結(jié)構(gòu)要使塑膠能平穩(wěn)流動(dòng)，制造塑膠比較困難，灌注塑膠過(guò)程較復(fù)雜[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際生產(chǎn)中，工件厚度常存在偏差，會(huì)影響工件多件同時(shí)加工時(shí)的夾緊，而采用單件加工的方案又影響生產(chǎn)效率，采用剛?cè)峤Y(jié)合的夾緊方法是切實(shí)有效的加工方法，值得推廣。