齒（chǐ）輪加工中彈簧夾具的設計和（hé）應用效果分析
2019-1-16 來源： 茂名技（jì）師學院 作者：阮小燕
摘要：在機床中廣泛使用彈簧夾具，其適應了工業化發展需求，使生產具有了（le）高效性與經濟性，本文介紹了彈簧夾具的概況，重點探（tàn）討了其在齒輪加工中的（de）設（shè）計及應（yīng）用。
關鍵詞：齒輪加工；彈簧夾具（jù）；設計（jì）；應用（yòng）
隨著製造業的發展，為了適（shì）應激烈的市場競爭，滿足顧客的實際需求，各企業更加關注產品（pǐn）質量及投資效率，而產品的快速（sù）切換需要夾具支持。當今（jīn），彈簧夾具在（zài）製造業中的重要性日（rì）漸顯（xiǎn）著，為了充分發揮其作用，本文探討了其在（zài）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（yóu）夾具體（tǐ）、夾緊件、導向件及定位件等構成的，其中彈性部分為定位件。彈簧夾具的功能為：一是，提高了工件精度與質量；二是保證了（le）生產效率，控製了加工（gōng）成本；三是，擴展了（le）工藝範（fàn）圍，降低了勞動（dòng）強度及操作（zuò）難度、增加了操作安全（quán）性。
彈簧（huáng）夾（jiá）具以工藝過程為依據，可以劃分為（wéi）機床、裝配、焊接機檢測夾具；以機床類型（xíng）為依據，可分為車床、滾齒、剃齒、插齒、鑽床、銑床、磨床等夾（jiá）具；以通用程（chéng）度為依據（jù），可分為通用與（yǔ）專用夾具；以夾具（jù）方式為依據，可分為手動、液壓與氣動夾具。
2 、齒輪加工中彈簧夾具的（de）設計
在（zài）設計夾具過程中應（yīng）遵循以下要（yào）求，即：工件加工後，其尺寸與精度均要滿足既定（dìng）要求。傳統設計僅關注一維精度，為了進一步提高工件精度，有關的二維、三維精度（dù）得到了高度關注。
2.1 設計流程
一是分析圖紙，全麵（miàn）了解圖紙中的各種信息，實際分析中應包括圖紙、生（shēng）產現狀，如設備、加工工藝、製造方（fāng）式等，特別（bié）關注圖紙精度；二是明確（què）加工時各定位麵與加工（gōng）麵，由圖紙轉變為實（shí）物（wù）中最為（wéi）重要的一步便是確定定位麵，其（qí）作為關鍵性內（nèi）容，直接關係著設計工裝效果，通過對（duì）各定位麵研究，選取最優麵，此後，選（xuǎn）擇夾緊方案，此時（shí）應綜合（hé）考量工件變形、工裝設計等內容；三是繪製夾具體結構圖，設計人員應對（duì）工裝結構（gòu）有基本認識，在結合（hé）具體（tǐ）情（qíng）況展開針（zhēn）對性設計，保（bǎo）證各零件圖均滿足總（zǒng）體要求，待確定（dìng）裝配圖後，對（duì）各零部件展（zhǎn）開設計，尤其應關注各配件的銜（xián）接、定位（wèi）及限位（wèi）等，以此保證工裝精（jīng）度；四是，選（xuǎn）取工裝材料，設計人員應了解夾具材料，保證（zhèng）其可自如彈收，在此基礎上，方可滿足工（gōng）裝要求。
2.2 設計環（huán）節
（1）前期準備。設計人員應了解夾具設計目的及實現功（gōng）能，此後對有關資料進行收集與分析，以（yǐ）此確保夾具效益的最大化。具體信息包括夾具服務的對象（xiàng），掌握其功能、精度等，夾具所處工作環境以及有關標（biāo）準等，待各類信息均全麵收集後（hòu），將其融入到實際設計（jì），從而保證（zhèng）了夾具的經濟性、實用性與可靠性。為了保證彈性夾具設（shè）計精度，設計人員應關注工件加工精度，在實際評價中最為重要的指標（biāo）便是加工誤差，此外（wài）差異化（huà）的定位基準對加工誤差（chà）也有一定的影響，如果定位基準（zhǔn）和設計、測量基礎不同，則會（huì）出現分（fèn）析誤差（chà）。此外，設（shè）計人員應對加工零件的工藝展開分析，了解其所需設備、刀具等，以此為依據設計適合的加工參數。
（2）方（fāng）案選取。一方麵，定位方案，夾具的（de）定位支承係統承擔著眾（zhòng）多的力，如壓力、拉（lā）力、夾緊（jǐn）力與切削力等，為了確保加工零件精度，設計時應堅持六點定位原則，避（bì）免發生過定位或者欠定（dìng）位，選取和工藝、設（shè）計基準一致的基準，以此避免誤（wù）差出現，另外（wài），還應保（bǎo）證定位麵大、定位可靠麵視為基準麵，再者，定位支承係統應擁有一定的尺（chǐ）寸精度，各（gè）工序（xù）均應擁有相似的定位（wèi）基準。另一方麵，夾緊方麵，設計過程中應保證工件安裝、定位可靠，在保證工件精度前提下，盡量增加夾緊力，並要具備自鎖功能。此外，在確保夾具安（ān）全（quán）、可靠條件下，盡可能提高夾具效率，如自動（dòng）加緊、鬆開等，以此適（shì）應批量生產需求。通常，夾緊裝置包括力源裝置、中間輔具傳遞機構及夾緊元件等。在實際時以彈性定心夾緊機構為主，其優勢（shì）顯著，如較小的夾（jiá）緊行程與較高的定位精度等。
（3）總裝配圖。在實際繪製時，應以有關規定為依據，采取 1:1、1:2 或 1:5 的比例，以此保證其規範性、標準性與直觀性（xìng）、可視性。通（tōng）常（cháng），以主視圖法進行繪製，在總裝配圖中定位支承係統元件主要有兩個，一個為定位支承（chéng）元件，另一個為限位支承（chéng）元件（jiàn），前（qián）者齒輪（lún）類產品以內孔為（wéi）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（tú） 1 齒輪類彈（dàn）性夾具以內孔為定位基準
（4）工藝分析。彈簧夾具選取的材料應滿足國家標準要求，以定位（wèi）元件為例，可使用低碳鋼，熱處理（lǐ）要求為滲碳、淬火，回火 58 ～ 64HRC 等（děng）；夾緊零件，可使用 65Mn、T10A、9Si Cr 等材料，熱處理均應包括（kuò）淬火，回火在 40 ～ 62HRC。在冷（lěng）熱加工中鑄件與鍛件等禁止有缺陷，如氣孔、皺折等，焊縫處無氣孔、雜質等，磨削後無燒傷與龜裂等；同時（shí），熱處理加工前應基（jī）於退火、正火（huǒ）等處理，此後零件禁止出現（xiàn）裂紋、退火等。
3 、齒輪加工中彈簧夾具的運用
3.1 數控車床
彈簧夾具應（yīng）用於 CK7520 中，其結構如圖 2 所（suǒ）示（shì）。在設（shè）計中以工件內孔尺寸為依據（jù），確定了彈性夾具定位部分尺寸，具（jù）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，彈性部位的薄（báo）壁為 2mm。在實際使用過程中彈簧（huáng）心軸應和機床液壓係統間擁有連接盤，其與彈簧心軸經螺栓連接與緊固，在連接過程中應（yīng）找正彈簧（huáng）夾具，安裝成功（gōng）後，對其進行檢驗。在拉緊彈簧夾具過程中，經（jīng）內錐與外錐心軸配合實現了工作，在鬆開時，二者處於脫離狀態。
圖 2 數控車床中（zhōng）應用彈簧夾具結構圖
3.2 普通車床
普通車床 C620 在安裝彈簧夾具過程中錐心軸應采用（yòng）通用模式連接法蘭，此後，對外圓跳（tiào）動進行檢查，盡量保持在 0.005mm 內（nèi），以此保證心軸（zhóu）和設備成功連接，待（dài）連接完成後，安裝彈簧套，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（zhuāng），其中墊片和彈簧套件應無移動間隙。再安（ān）裝工件，其（qí）處於彈（dàn）簧套外（wài）圓。經實踐證實，彈簧夾具或（huò）錐（zhuī）心軸左右移動，均（jun1）具有可行性（圖 3）。
圖（tú） 3 普通車床中彈簧夾（jiá）具的應用
3.3 滾齒機
在機械加工中滾齒具有常見性，因此，其（qí）夾具設計十分關鍵。在設計過程中以不（bú）同設備為依據，設計各異的工裝。經調查發現，普通滾齒機的夾（jiá）具設計具有簡（jiǎn）便性，通過純手工方法，安裝上下墊、螺（luó）母與滾胎（tāi），其難以設（shè）計彈簧夾具，因（yīn）此，以數控滾齒機為研究對（duì）象，其（qí）工裝（zhuāng）為直心軸與上下（xià）墊，主要是借助滾齒機液（yè）壓係統夾緊實現的，此時（shí）的心軸缺點明顯，即：裝夾困難（nán）、勞動強度大，為了彌補其不足，隨之出現了彈簧夾具，其結果如圖（tú） 4 所示。
圖 4 滾齒彈簧夾具結構圖
根據圖 4 可知，滾齒彈簧夾具是由 3 部分構成的（de），其（qí）中上部分發揮著壓緊作用，中間部分為銜接、下部分為穩定。各零件和（hé）機床連接後，加工時均處於固定狀態，從（cóng）而保證了工件穩定性。經應用實踐顯示，該夾具的（de）優點為：第一，較（jiào）強的自動化，在機床（chuáng）自動升降工件（jiàn）上，減少了勞動強度；第二，良好的準確性，因彈簧套具備漲開功能，其消除了工件內孔和工（gōng）裝安裝間的間隙，從而提高了其定（dìng）位精準性與可靠性；第三，高質量及（jí）便（biàn）捷（jié）性，加工工件符合了（le）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（jīng）濟性（xìng）。
4 、結語
綜上所述，在齒輪加工中應用彈簧夾（jiá）具成效顯著，不僅保（bǎo）證了加工質量，還提高了生產效率，為了有效發揮（huī）彈簧夾具作用（yòng），本文對其構成、類型（xíng）及設計展（zhǎn）開了重點探討（tǎo），日後實踐中應（yīng）大力推廣彈簧夾。
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