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如何減少薄壁零件加工變形

夾具俠 2020-04-24 11:24

這是夾具俠發布的第 1352 篇技術文章

前 言

金屬零件,尤其是薄壁零件在加工過程中由于材質本身的狀態及加工過程中熱應力等因素的影響,變形是不可避免的,主要原因是薄壁零件剛性差、強度弱,在加工中極易產生變形,使零件的形位誤差增大,不易保證零件的加工質量。

在加工以及加工過程中,選擇合適的夾具夾持薄壁零件并且根據零件的加工工藝要求改進夾具結構能夠有效改善這一問題。本文將介紹一款薄壁零件夾具以及一位熱心用戶在設計薄壁零件夾具過程中對夾具改進的分享。

如何減少薄壁零件加工變形

▲ 鋁制薄壁類零件

外抱式靜壓膨脹夾具是一種超高精度夾具,夾持回轉精度可以達到≤3μm; 尤其適合于夾持薄壁工件,解決高精度加工中的夾持難題。

一、外抱式靜壓膨脹夾具結構原理

圖1是外抱式靜壓膨脹夾具的結構示意圖。在夾具主體與夾緊孔薄內壁之間有一個環形封閉油腔。當擰緊脹緊螺釘時,油腔內油壓升高,使夾緊孔薄內壁承受均勻外壓,向中心均勻收縮而抱緊被夾持工件的外圓柱面;當松開脹緊螺釘時,油腔內油壓回落,夾緊孔薄內壁在彈性回復力的作用下回復到原始直徑而松開被夾持工件。

如何減少薄壁零件加工變形

圖1 外抱式靜壓膨脹夾具的結構示意圖

二、外抱式靜壓膨脹夾具應用

在機床上常用卡盤夾持工件外圓,例如在車床、磨床上用卡盤夾持工件。但是當工件是薄壁件或者要求夾持精度≤10μm時,卡盤就難以滿足要求,此時靜壓膨脹夾具就可以顯示出它的優越性。

圖2是一種用于車床的外抱式靜壓膨脹夾具,夾具直接與車床主軸連接,被夾持工件是一種薄壁軸套,軸套上的二個外圓柱面是一次裝夾加工出來的。

夾持優點:

①在二處外抱夾持外圓柱面,解決了過定位夾持問題;

②夾持力均勻,被夾持工件變形小,適合于薄壁工件的夾持;

③夾具的回轉精度高,加工后工件內孔對被夾持外圓的徑向跳動≤6μm。

如何減少薄壁零件加工變形

圖2 用于車床的外抱式靜壓膨脹夾具

三、熱心用戶分享—夾具結構改進案例

某家企業在生產一款活塞時,由于活塞壁很薄,材質為鋁合金,加工過程中容易變形。因此客戶要求夾具企業做了一套改善變形的夾具,由于活塞類產品對圓度是有要求的,因此最初的時候夾具工程師采用了瀚伯格外夾漲套。

如何減少薄壁零件加工變形

圖3 最初的夾持方案

由于產品的定位,只能夾持在毛坯上,而毛坯表面不均勻,導致了受力也不均勻,產品加工下來還是有微量變形,車床加工完,夾頭不松,產品圓度是好的,但是夾頭一放松產品的圓度就又變形了。

夾具結構的改進:

在夾具設計師討論之后,對夾具的結構進行了修改。因為這款產品中心定位只能毛坯定位,所以設計師降低了漲套的夾持力度,把漲套拉桿由之前的回轉拉缸換為彈簧拉緊,另外再加上壓緊結構,漲套驅動是靠彈簧驅動,壓緊靠回轉拉缸拉壓板。

如何減少薄壁零件加工變形

圖4 改進后的漲套設計

結 語

針對薄壁零件在加工過程中,由夾緊力及切削力作用引起的工件變形問題, 不僅要選擇正確的夾具方式,還要根據零件加工的實況,合理設計其定位和夾緊方式,對夾具結構做出改變。

非常感謝這位熱心用戶分享自己設計生產過程中案例,如果你也想分享的經驗案例,或者想與大家共同探討某一加工問題,趕快來投稿把~~~


如何減少薄壁零件加工變形

- End -

出品 | 夾具俠


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