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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