中光學(xué)集團(tuán)精密機(jī)械制造公司 （河南南陽(yáng) 473006） 徐燕勤

我廠生產(chǎn)的某軍品零件屬于典型的薄壁筒狀零件，如圖1所示。該零件材料為35CrMnSiA，硬度為33～38HRC，且為熱處理后進(jìn)行精加工。眾所周知，薄壁筒狀零件屬于車工中的難加工件，該零件內(nèi)孔尺寸公差大，內(nèi)外圓同軸度要求相對(duì)較高。針對(duì)這一難點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)定心彈簧套筒夾具，將工藝安排為先加工內(nèi)孔，然后撐內(nèi)孔加工外圓。這樣在不提高加工精度的前提下，保證了該零件的形位公差，完全達(dá)到圖樣設(shè)計(jì)要求。

圖1

1.彈性?shī)A具的結(jié)構(gòu)原理

自動(dòng)定心彈簧套筒夾具是利用彈性元件受力后的均勻彈性變形實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)定心和夾緊的，如圖2所示。這種自動(dòng)定心彈簧套筒夾具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾具行程小，裝夾工件迅速，定位可靠，具有較高的定心精度，一般可達(dá)0.02～0.05mm。

圖2

裝夾時(shí)，擰緊螺母6，套在心軸體1上的錐面體4向左移動(dòng)，其圓錐面與彈性套2的圓錐面相對(duì)滑動(dòng)，迫使彈性套產(chǎn)生彈性變形，并向左移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定心和夾緊。加工完成后松動(dòng)螺母6，彈性套依靠自身彈性變形的恢復(fù)力松開(kāi)工件。銷釘3的作用是阻止彈性套轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.夾具零件設(shè)計(jì)

圖3

（1）心軸體設(shè)計(jì) 心軸體（見(jiàn)圖3）由兩部分組成，一是錐柄部分，該夾具與機(jī)床聯(lián)接采用了圓錐面與機(jī)床主軸聯(lián)接，并要求錐柄部分與主軸錐孔配磨保證70%貼合，這樣從聯(lián)接上就杜絕了零件不同軸的因素。二是與夾具聯(lián)接部分，其31°圓錐面與彈性套 2配合脹緊松開(kāi)工件（小于30°錐面自鎖，松開(kāi)螺母后圓錐面不脫開(kāi)），加工時(shí)要保證圓錐面有1/5貼合。圓柱面是錐面體4的導(dǎo)向面，由于以上兩面都是配合面，因此該兩面與錐柄部分的同軸度不大于φ0.02mm。該零件摩擦面多，故要求耐磨。我們采用45鋼，熱處理硬度40～45HRC。

（2）彈性套設(shè)計(jì) 彈性套（見(jiàn)圖4）是一個(gè)薄壁兩端帶錐面的彈性套筒，由兩個(gè)基本部分組成。一是兩端的夾料部分，二是中間的彈性部分。由于長(zhǎng)圓瓦零件較長(zhǎng)，單純一面夾料容易造成夾不緊、工件傾斜等現(xiàn)象，為此我們采用了兩端錐面，同時(shí)脹緊工件。一端錐面與心軸體圓錐面配合，另一端錐面與錐面體圓錐面配合，此兩錐面的角度定為30°，因?yàn)檫@樣既能保證彈性套迅速脹開(kāi)和收縮，又能減小彈性套過(guò)大變形，給工件定位精度帶來(lái)不利的影響，使彈性套在撐開(kāi)時(shí)與工件表面有良好接觸。為了使彈性套富有彈性，有利于收縮和松開(kāi)，在軸向開(kāi)了6條等分長(zhǎng)槽。

圖4

彈性套外圓與工件接觸面間隙不易太大，否則會(huì)引起彈性套與工件接觸不良，造成定位精度和夾緊剛度降低，難以保證被夾緊工件的形狀公差，一般在0.3～0.5mm。同時(shí)為了保證工件同心，外圓與兩圓錐面的徑向圓跳動(dòng)不超過(guò)0.02mm。中間彈性部分的壁厚h不能太厚，也不易太薄，厚了彈性小張不開(kāi)，薄了強(qiáng)度又不夠。它與彈性套外圓d有關(guān)，d愈大，h也相應(yīng)增加，一般取h=0.37d1/2，此夾具取3.5mm。彈性部分經(jīng)常脹開(kāi)和收縮，為防止斷裂和產(chǎn)生永久變形，要有良好的彈性、耐磨性以及耐疲勞性。兩端夾料部分是定心和夾緊的主要工作面，又是摩擦面，固要求耐磨。

彈性套的材料最好選用65Mn，熱處理要采用局部淬火，中間彈性部分硬度為43～48HRC，兩端夾料部分熱處理硬度應(yīng)為57～62HRC。

夾料部分長(zhǎng)度，與彈性套外圓d和工件長(zhǎng)度有關(guān)，一般取l=1.67d3/4mm。根據(jù)該零件的特點(diǎn)我們將此尺寸定為25mm。

彈性套開(kāi)槽寬度b按b=0.6d1/3計(jì)算，一般取2～4mm。

彈性套開(kāi)槽槽數(shù)i與彈性套外圓d有關(guān)，d<35m m時(shí)，i=3。d>35～90m m時(shí)，i=4。D>90mm時(shí)，i=6。該夾具i取6。

彈性套是該夾具的關(guān)鍵零件之一，制造精度必須滿足圖樣要求。6條等分長(zhǎng)槽應(yīng)在整個(gè)彈性套加工合格后，再切開(kāi)。夾具使用時(shí)，應(yīng)先裝工件，再夾緊。夾具不使用時(shí)，彈性套應(yīng)處于非工作狀態(tài)，以防止錯(cuò)誤操作時(shí)，造成彈性套卡爪產(chǎn)生永久變形。彈性套經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)產(chǎn)生磨損。應(yīng)定期檢查其精度，從而保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

（3）錐面體的設(shè)計(jì) 錐面體（見(jiàn)圖5）由圓錐面和導(dǎo)向圓柱面組成。圓錐面與彈性套錐面配合脹緊松開(kāi)工件，導(dǎo)向圓柱面與心軸體1配合，保證彈性套脹緊工件時(shí)不傾斜，此零件的關(guān)鍵是導(dǎo)向圓柱面與圓錐面的同軸度，一般應(yīng)不超過(guò)φ0.02mm。該零件承受摩擦力，故要求耐磨。我們選用45鋼，熱處理硬度35～45HRC。

圖5

3.使用效果

實(shí)踐證明，自動(dòng)定心彈簧套筒夾具在不提高工件尺寸公差的前提下圓滿解決了零件不同軸的問(wèn)題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和精度。特別是該夾具安裝在數(shù)控車床上，工作效率和質(zhì)量更是大大提高，深受操作者的喜愛(ài)。