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目前，國產(chǎn)和進口加工設備的加工精度都有大幅度提升，而精加工后的零部件實際使用精度很難有質(zhì)的提升，制約精度提升的瓶頸就是傳統(tǒng)工裝夾具的結構形式。
例如磨齒和滾齒夾具設計，先以零部件來說，一般以內(nèi)孔為定位基準，工藝對定位孔精度是按被加工齒輪精度提高一個精度等級要求;
對夾具而言，一般以配合外圓面為定位基準，其精度公差是按零部件內(nèi)孔精度公差的1/3要求。剛性圓柱定位面結構夾具示意圖如圖1所示，采用這種結構無法消除配合間隙ΔS，從而造成精度降低。
圖1 剛性圓柱定位面結構夾具示意圖
這種精度的選取和結構方式就限定了零部件制造精度的提升，因為無論怎樣提高配合精度都無法完全消除配合間隙，只要存在配合間隙就無法消除定位的不確定性。
針對上述問題，研究采用均勻膨脹式夾具結構，通過定位面均勻膨脹達到無間隙配合。
膨脹式夾具的關鍵技術是零部件的內(nèi)孔和夾具圓柱定位面配合后，夾具圓柱定位面能繞夾具體軸心均勻同心膨脹，擴張變大的圓柱定位面依然與擴張前圓柱定位面同軸，與定位內(nèi)孔貼緊實現(xiàn)無間隙配合，達到消除配合間隙的目的。
膨脹式結構夾具如圖2所示,這種結構通過均勻同心膨脹與齒坯內(nèi)孔貼緊實現(xiàn)無間隙配合。
圖2 膨脹式結構夾具示意圖
當配合間隙為膨脹體最大膨脹量的10%時,可以直接通過膨脹體膨脹壓緊產(chǎn)品。
那下面給大家介紹兩種膨脹式夾具結構。
膨脹式液壓結構磨齒夾具圖如圖3所示。
圖3 夾具結構示意圖
圖4 實物圖
工作原理：通過擰緊加壓螺栓,提高油腔內(nèi)的油壓,高壓油將壓力均勻地傳遞到密封油腔的每個部分,再傳給膨脹壁均勻定位,并夾緊加工齒輪內(nèi)孔。
在定位面設計環(huán)槽,其作用是裝夾外壁與被夾產(chǎn)品內(nèi)孔之間產(chǎn)生的巨大壓力,將油、油脂等潤滑物的殘余部分擠壓到環(huán)槽內(nèi),保持裝夾定位面的清潔和干燥,從而保證扭矩的可靠傳遞。
特點：
（1）由于膨脹式基本消除了配合間隙,同時是均勻地向外膨脹,所以具有很高的重復定位精度；
（2）具有優(yōu)良的阻尼減振性能,可以抑制磨削加工中產(chǎn)生振動,從而明顯改善被加工工件表面粗糙度；
（3）產(chǎn)品裝卸非常方便,只要使用一把六角板手就可輕松地達到裝卸產(chǎn)品的目的,而不需要
任何輔助裝置。
但該夾具制造工藝難度大,維護成本較高,因而盡量不采用。
膨脹式彈簧套結構磨齒夾具圖如圖5所示。
圖5 夾具結構示意圖
圖6 實物圖
工作原理：通過擰緊壓緊螺母使膨脹體向下移動,通過夾具體錐面的擠壓作用,即膨脹體外圓均勻擴大使擠壓力均布壓緊產(chǎn)品內(nèi)孔面。膨脹結構基本消除了配合間隙,實現(xiàn)了較高的重復定位精度。
膨脹體上設有8個互為反向的開口槽,其作用是便于膨脹體均布變形漲開,同時在巨大壓力下,將油、油脂等潤滑物的殘余部分擠壓到環(huán)槽內(nèi),保持了裝夾定位面的清潔和干燥,從而保證扭矩的可靠傳遞。
注：膨脹體錐角和開口槽寬需要通過精確計算而設定,在壓力達到給定值時,產(chǎn)生所需要的膨脹量。
特點：
（1）由于是膨脹式均勻脹開,基本消除了配合間隙,同時保證定位基準與軸心的同軸度,具有很高的重復定位精度；
（2）具有優(yōu)良的減振阻尼作用,可以抑制磨削加工中產(chǎn)生振動,從而明顯改善被加工工件的表面粗糙度；
（3）產(chǎn)品裝卸非常方便,裝夾時間<30s，徑向圓跳動<3μm，重復裝夾4次,檢測齒輪節(jié)圓
跳動可知,重復定位誤差<0.005mm；
（4）使用壽命高(>2萬次）。
膨脹式彈簧套結構磨齒夾具的使用可輕松地使精加工后的齒輪實際使用精度提升幾個精度等級,而且使用成本沒有明顯增加,使得精加工后的齒輪具備較高的市場競爭力和較好的經(jīng)濟效益。
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