齒輪加工中彈簧夾具的設計和應（yīng）用效果（guǒ）分析
2019-1-16 來源： 茂名技師學院 作者：阮小燕
摘（zhāi）要：在機床中廣泛使用（yòng）彈（dàn）簧夾具，其適應（yīng）了工（gōng）業化發（fā）展需求，使（shǐ）生產具有（yǒu）了高效性與經濟性，本（běn）文介紹了彈簧夾具的概況，重點探討了其（qí）在齒輪加工中的設計及應用。
關鍵詞：齒輪加工；彈簧夾具；設計；應用
隨著製造業的發（fā）展，為了適應激烈的市場（chǎng）競爭，滿足顧客的實際需求，各企業（yè）更加關注產品質量及投資效率，而產品（pǐn）的快速切換需要夾具支持。當今（jīn），彈簧夾具在製造業中的重要性（xìng）日漸顯著（zhe），為（wéi）了充分發揮（huī）其作用（yòng），本文探討了其在齒輪加工中的設計與運用。
1 、彈簧夾具的概況
機床夾具是由夾具體、夾緊件、導向件及定（dìng）位件等構成的，其中彈性部分為定位件。彈簧夾具的功（gōng）能（néng）為：一是，提高了工件精度與質量（liàng）；二是保（bǎo）證了（le）生產效率，控製了加工成本；三是，擴展了工藝範圍，降低了勞動強度及操作難度、增加了操作安全性。
彈簧夾具以工藝過程為依據，可以（yǐ）劃分為機床、裝配、焊（hàn）接機檢測夾具（jù）；以機床類型為依據，可分為車床、滾齒、剃齒、插齒（chǐ）、鑽床、銑（xǐ）床、磨床（chuáng）等夾具；以通用程度為依（yī）據，可分（fèn）為通用與專用夾具；以夾（jiá）具方式為依據，可分為手動、液壓與氣動夾具。
2 、齒輪加工中（zhōng）彈簧夾具的設計
在（zài）設計夾具過程中應遵循以下要求，即：工件加工後，其尺寸與精（jīng）度均要滿足既定要求。傳統設計僅關注一維精度，為了進一步提高（gāo）工件（jiàn）精度，有關的二維、三維精度（dù）得到了高度關注。
2.1 設計流程
一（yī）是分析（xī）圖紙，全麵了解圖紙中的各種信息，實際（jì）分析中應包括圖紙、生產現（xiàn）狀，如設備、加工工藝、製造方式等，特別關注圖紙精度；二是明確（què）加工時各定位麵與加工麵，由圖（tú）紙轉變為實物中最為重要的一步便是確定定（dìng）位麵（miàn），其作為關（guān）鍵性內容，直接關係著設計工裝效果（guǒ），通過（guò）對各（gè）定位麵研究，選取最優麵，此後，選擇夾緊方（fāng）案，此時應綜合考量工件變形、工裝設計等內容；三是繪製夾具體結構圖，設計人員應（yīng）對工裝結構有（yǒu）基本認識（shí），在結合具（jù）體情況展開針對性設計，保證各零件圖均滿足總體要求，待確定裝配圖後，對各零部（bù）件展開設計，尤其應（yīng）關（guān）注各配件的銜接、定位及限位等，以此（cǐ）保證工裝精度；四是，選取工裝材料，設（shè）計人（rén）員應了解夾具材（cái）料，保證其（qí）可自如彈（dàn）收，在（zài）此基礎上（shàng），方可滿足工（gōng）裝要求。
2.2 設計環節
（1）前期準備。設計人員應了（le）解夾具設計目的及實現功能，此後對有關（guān）資料進行收集與分析，以此（cǐ）確（què）保夾具效益的最大化。具體信息包（bāo）括夾具服務的對象，掌握其功能、精度等，夾具所處工作環境以（yǐ）及有（yǒu）關標準等，待各類信（xìn）息均全麵收集後，將其（qí）融入到實際設計，從而保證了夾具的經濟性、實用性與可靠性。為了（le）保證彈性夾具設計精度，設計（jì）人員應關注工件加工精度，在實際評價中最為（wéi）重要的指標便是加工誤差，此外差異化（huà）的定位基準對加工誤差也有一定的影響，如（rú）果定位基準和設計、測量基礎不同，則會出現分析誤差。此外，設計人員應對加工零件的工（gōng）藝展開分析，了解其所需設（shè）備、刀具等，以此為依據設計適合的加工（gōng）參數。
（2）方案選取。一方麵，定位方案，夾具的定位支承係統承擔著眾（zhòng）多的力，如壓力、拉力、夾緊力與切削力等，為了確保加工零件精度，設計（jì）時應堅持六點定位原則，避免發生過定位或者欠定位，選取和工藝、設計（jì）基準（zhǔn）一致的基準，以此避免誤差出現（xiàn），另外，還應保證定（dìng）位麵大、定位可靠麵視（shì）為基準麵，再者，定位支承係統應擁有一定（dìng）的尺寸精度，各工序均應擁有相似的定位基準。另一方麵，夾緊（jǐn）方麵，設（shè）計過程中應保證工件安裝、定位可靠，在保證（zhèng）工（gōng）件精度前提下，盡量增加（jiā）夾緊力，並要（yào）具備自鎖功能。此外，在確（què）保夾具安全、可靠條件下，盡可能提高夾具效率，如自動加緊、鬆開等，以此適應批量生產需求。通常，夾緊裝置（zhì）包括力源裝置、中間輔具傳遞機構及夾緊元件等。在實際（jì）時以彈性定心夾緊機構（gòu）為主，其優勢顯著（zhe），如較小（xiǎo）的夾緊行程與較高的定位精度等（děng）。
（3）總裝配圖。在實際繪（huì）製時（shí），應以有關規定（dìng）為依據，采取 1:1、1:2 或 1:5 的比例，以此保證其規範性、標（biāo）準性與直觀性、可視性。通常，以主（zhǔ）視圖（tú）法進行繪（huì）製，在（zài）總裝配圖中定位支承（chéng）係（xì）統元件主要有兩（liǎng）個，一個為定位支承元（yuán）件，另（lìng）一個為限位支承元件，前者齒輪（lún）類產品以內孔（kǒng）為定位基準，如圖 1 所示，後者以刀具加工範圍確定其位置與限位方式（shì）。
圖 1 齒輪（lún）類彈性夾具以內孔為定位基準
（4）工藝分析。彈簧（huáng）夾具選取的材料應滿足國（guó）家標準要（yào）求，以定位元件為（wéi）例，可使用低碳鋼，熱處理要求（qiú）為滲碳、淬火，回火 58 ～ 64HRC 等；夾緊零件，可使（shǐ）用 65Mn、T10A、9Si Cr 等材料，熱處理均應包括淬火，回火（huǒ）在 40 ～ 62HRC。在冷熱加工中鑄件與鍛件等禁（jìn）止有缺陷，如（rú）氣孔、皺（zhòu）折等，焊縫處無氣孔、雜質等，磨削後無燒傷與龜裂等；同時，熱處理加工前應基於退火、正火等處理，此後零件禁止出現裂紋、退火等。
3 、齒（chǐ）輪加工中彈簧夾具的運用
3.1 數控（kòng）車床
彈簧夾具應用於 CK7520 中，其結構如圖 2 所示。在設計中以工件內孔尺寸為依據，確（què）定了彈（dàn）性夾具定（dìng）位部分（fèn）尺寸，具體為 90（-0.011/-0.018），利用法蘭、螺栓緊固沉孔。該夾具選用了 20 度的內孔錐麵，其可有效配合外錐麵拉杆，彈性部位的（de）薄壁為 2mm。在實際使用過程中彈簧心軸應和機床液（yè）壓係統間擁有連接盤，其與彈簧心軸經（jīng）螺栓連接與緊固，在連接過程中應找正彈簧夾具，安裝成功後，對其進行檢驗。在拉緊彈簧（huáng）夾具過程中，經內錐與外錐心軸配合實現了工作，在鬆開時，二者處（chù）於脫離狀態。
圖 2 數控車床中應用（yòng）彈簧夾具結構圖
3.2 普通（tōng）車床
普通車床 C620 在安裝彈簧夾具過程中錐心軸應采用通用模式連接法蘭，此後，對外圓跳動進行檢查，盡量保持在 0.005mm 內，以此保證心軸和設備成功連接（jiē），待連接完（wán）成後，安裝（zhuāng）彈（dàn）簧套，利（lì）用（yòng）彈開墊圈，保證工件有效鬆開，此後，對拉杆、墊片與螺母等進行安裝，其中（zhōng）墊片和彈簧（huáng）套件應無（wú）移動間隙。再（zài）安裝工件，其處於（yú）彈簧套外圓（yuán）。經（jīng）實踐證實，彈簧夾具或錐心軸左右移動，均具有（yǒu）可（kě）行（háng）性（圖 3）。
圖 3 普（pǔ）通車床中彈簧夾具的應用
3.3 滾齒機
在機械加工中滾齒具有常見性，因（yīn）此，其夾（jiá）具設計（jì）十分關鍵。在設（shè）計過程中以不同設備（bèi）為依據，設計（jì）各異的工裝。經調查發現（xiàn），普通滾齒機的（de）夾具設計具有簡（jiǎn）便性，通過純手工方法，安裝上下墊、螺母與滾胎，其難以設（shè）計彈簧夾具，因此，以數控滾齒機為研究對象，其工裝為直心軸與上下墊，主要是借助滾齒機液壓係統夾緊實現（xiàn）的，此（cǐ）時的心軸缺點明顯，即：裝夾困難、勞動強度大，為了彌補其不足，隨之出現了彈簧夾具，其結果（guǒ）如圖 4 所（suǒ）示。
圖 4 滾齒彈簧夾具結構圖
根據圖 4 可知，滾齒彈（dàn）簧夾具是（shì）由 3 部分構（gòu）成的，其中上部（bù）分發（fā）揮著壓（yā）緊作用，中間部分為銜（xián）接、下（xià）部分為穩定。各零件和機床連接後，加工時均處於固定狀態，從而保（bǎo）證了工（gōng）件穩定性。經應（yīng）用實踐顯示，該夾具的優（yōu）點為：第一，較（jiào）強的自（zì）動化，在機床自動升降工件上，減少了勞動（dòng）強度；第二，良好（hǎo）的準確（què）性，因彈簧套（tào）具備（bèi）漲開功能，其消除了工件內孔和工裝安裝間（jiān）的間隙，從而提高了其定位精準性與可靠性；第三，高質量及便捷性，加工工件符合了工藝要求，彈簧套便於安裝與取下。但它也存在不足，即缺少經濟（jì）性。
4 、結語
綜上所（suǒ）述（shù），在齒輪加工中應用彈簧夾具成效顯著，不僅保（bǎo）證了（le）加工質量，還提高了生產效（xiào）率，為（wéi）了有效發揮（huī）彈簧夾具作用，本文對其構成、類型及設計展開（kāi）了重點探討，日後實踐中應大力推廣彈簧夾。
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