防止夹具中弹性柱销在加工中位移

    摘 要:夹具中常用弹性柱销将工件压紧在定位基准上,起定位的作用,在实际加工中,常因切削力过大,而使工件发生位移,即弹性柱销也发生轴向位移。为了保证加工正常进行,可对夹具进行改造:在柱销的垂直方向增设一压力机构,从径向锁死柱销,保证柱销在弹簧力和摩擦力的联合作用下,不发生轴向位移,起辅助夹紧作用。本文根据生产率的要求,提出两个改进方案。

    关键词:夹具;弹性柱销;加工

    1 概述

    工件在大批量零件生产中,利用夹具,可以保证零件的加工精度及生产效率。在夹具中,常常用弹性柱销将工件压在定位基准上,但不能起夹紧工件的作用,如图1,其夹紧力大小直接由弹簧的弹力决定。但在实践中往往由于切削力超过弹簧力造成工件移动,直接影响加工质量,甚至不能加工下去。为了保证加工,如果一味增加弹簧力,势必造成夹具体积增大和工件装卸困难,失去了原先柔性装夹的初衷。

    2 实际改造

    为了解决这个问题,我们刻意对夹具进行改造,针对工件生产率的要求,采取不同的改进方案:

    (1)在单件生产中,主要是保证零件的加工精度,生产效率第二位。此时,我们可做如下改进,如图2,首先,仍由柱销通过弹簧力将工件定位,只是在柱销中部铣一槽,在夹具体的同一位置处径向安装一螺杆,通过旋转把手,可将柱销紧紧锁住,这个锁紧力是把手转动的拧矩,旋转螺纹而产生的轴向(镇压柱销)力,使柱销与夹具体产生的摩擦力,如图3。

    只有确定“F磨”,根据前面的公式,就可以计算出螺杆直径和把手长度,当然也可以根据经验决定,由于螺杆的螺纹升角一般都小于11°,都能自锁,因此,在切削过程中,不需要担心工件松动。

    (2)在大批量生产中,通常是流水线生产方式,不仅要求保证零件加工精度,也要保证零件的加工节拍时间,这样用手工锁紧柱销,劳动强度大且效率低,为此可对原夹具做如下改进:在夹具体上安装一气缸,推动楔销从径向锁住弹性柱销,起柔性定位,刚性防退的作用。在改造中注意几个问题:

    1)柱销改制。弹性柱销上要铣一键槽,用防转螺钉保证柱销位置不变,键槽长度与其楔面槽宽相对(如图4)。楔面宽度≥楔面直径 +弹性柱销的工作行程,楔面槽的深度,要保证其强度和刚度,柱销要淬火,耐磨。

    2)气缸的选择。一般气缸的活塞是差动式的,如果楔销的斜面角度为自锁角时,必须要用活塞无杆腔作退出用,因为在同压力下,此腔产生的推力大于有杆腔,这给油缸返回带来困难,如果改用不能自锁斜面,及工作斜面角度大于摩擦系数决定的自锁角度,油缸就容易推回。原因气压一般不超过0.7Mbar,气缸大小由加工时P切决定;气缸活塞杆和楔销分开制造,二者有螺纹连接,柱销直径和活塞直径相等,活塞行程不要过长,10MM即可;此外,柱销和楔销斜面均淬硬且接触面不小于70%,制造时,楔销与夹具孔是H7/h6配合,楔销孔与柱销孔要垂直。

    3)气缸控制。气缸可由三位四通电磁阀控制,安装工件时,一侧电磁阀线圈通电,活塞推回,楔销处于松开状态;工件安装后,弹簧销压紧工件,电磁阀另一侧通电并持续加工全过程,气缸推动楔销锁死弹簧销,起防退作用;失电时,阀芯处于中位,气缸停止,起安全作用。

    3 结束语

    由上可知,通过改进既保持了原夹具的柔性定位,刚性夹紧的作用,又可以保证工件的加工质量和生产效率。在改进中,我们注意利用摩擦这一现象,在工程上,要特别注意自锁角度,手动方案中,就是利用单头螺纹升角小于自锁角而能处于自锁状态,保证加工,气缸方案中,用楔角大于自锁角,防止出现无杆腔大于推力将楔销锁死后,有杆腔的推力将无法将楔销推回的问题,因此只能使用大于自鎖角的楔角斜面了。

    作者简介:董光立(1970-),男,安徽合肥人,大专,高级技师,研究方向:机械制造与维修。

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