浅析某气缸套珩磨夹具的试制
浅析某气缸套珩磨夹具的试制 【论文关键词】：珩磨；加工；夹具 【论文摘要】：珩磨是一种低速磨削法，能提高工件尺寸，几何形状精度，降低加工表面粗糙度值。在气缸套机加工中，它用于内孔最终加工。影响气缸套内孔珩磨质量的因素很多，如气缸套珩磨前内孔加工精度，珩磨机的精度、磨头精度和所用珩磨夹具等，在大批量生产中，珩磨加工具有成本低、精度高等特点，珩磨加工正逐步成为现代制造单元中的重要组成部分。 一、加工中所存在的问题 瑞安某汽配厂生产各种类型的气缸套，每年粗精珩磨缸套数量约1.5万件。在加工过程中由于珩磨定位夹紧方式为工件立放，大头朝下，由缸套凸肩外圆及大端面定位，采用空心油缸轴向压紧缸套小头端面，由夹具的定位底座支承。 这种方式要保证工件与磨头同心，一方面为减小定位误差要提高缸套凸肩与内孔的同轴度，这就提高了工件的加工难度；另一方面要增大珩磨头与主轴肩的浮动量，但此浮动量是有限制的，并且使珩磨头的调整难度加大。缸套全长上受压应力，对缸套薄壁件尤其在粗珩时余量较大，压紧力P较大，工件不能向上下膨胀，使薄壁缸套轴向热伸长变成沿其轴向的弯曲变形，严重影响缸套形位要求的达标。 二、改进的方法 为了克服加工中存在的问题，从工艺调整上难度大，为此瑞安某汽配厂试制了一种新型夹具，采用液压缸施力，通过液性塑料传力，弹性套（涨带）对工件施加均匀径向夹紧力，实现定心定位，夹紧变形很小，使各项指标都达到了生产要求。工作原理如下:分配器(转阀)控制四个油缸，两缸为夹紧油缸，夹紧时其柱塞在活塞带动下挤压液性塑料使弹性套变形。夹具体与薄壁套之间环槽及夹具体内腔充满液性塑料并呈密封状态。液性塑料在100 以下为塑性半固体，可压缩性极小，当缸套装入夹具体后通过气缸推动拉杆和柱塞把压力传递给液性塑料，它会像液体一样将其所受压力均匀地传递到夹具体内壁的各个部位，薄壁套外圆产生均匀的变形膨胀，气缸套与薄壁套之间的间隙消失，气缸套被夹紧，达到高精度定位的要求；在上、下腰带处抱紧缸套，同时另两缸处于松开状态，可装卸工件；珩磨后油缸带活塞拉回柱塞，弹性套弹性复原，缸套被松开，转阀带夹具转180°，则原来紧缸转至装卸料工位，另两缸转入夹紧工位。当气缸套工艺尺寸加工完毕，通过气缸和拉杆松开柱塞，消除施加给液性塑料的压力，材料在本身弹性恢复力的作用下，薄壁套恢复到原始状态，使缸套很方便地取下。 （一） 设计的关键 该液塑夹具的设计关键是：弹性套的结构及其变形引起的夹紧力估算，夹紧力是否足以克服珩磨磨削力，弹性套变形复原后工件的装卸是否方便。 理论所需夹紧力矩：缸套夹紧加工时受力，粗珩时：径向余量为0.080.12mm，珩磨头V周180r/min，径向进给取6m/r，行程数n=3040，油石长Ir140，所用条数n6，宽度S油7；珩磨行程IL+ 2aIt215+2×140/4140145mm，V往max=nI/140=11.1m/s。此时，缸套受珩磨头轴向磨削力Fa及摩擦力Ff(实际作用在两腰带竖直方向)、径向力Fn(位置随磨头在缸孔内变化)、伴随切向力Ft产生珩磨力矩MH、两腰带夹紧力FJ1 、FJ2及摩擦力矩Mf、凸肩处受弹性套支承力Ft及摩擦力矩Mf，由于不再有轴向夹紧力，故Fa、Ff、Fz、W缸、Mf较小，竖直方向力不必验算，仅验算夹紧力矩：按粗珩取珩磨头压力Pn0.21.0MPa，安全系数k0.81.2，摩擦系数0.4，则有：Fn=kpn1tns油=1.0×1.2×140×6×7=7056N，Ft=Fn=0.4×7056=2822.4N，MH=FtD缸=2822.4×105×10-3=296.352Nm，因MH、Mf、Mf平衡，忽略Mf夹紧力FJ需偏大更安全，故需夹紧力矩：Mfmax=MH=FJ需D腰带=(FJ1+ FJ2)D腰带=296.352Nm，FJ需= FJ1+ FJ2=296.352/(120×10-3×0.4)=6174N。 实际实现的夹紧力矩：弹性套材料65Mn钢，在此仅计算相关结构尺寸：（1） 上下腰带及对应夹紧部分弹性套筒尺寸(mm)：D上=124(-0.043-0.083)，D下=122(-0.036-0.071)，则DT上=124(+0.040)，DT下=122(+0.0350)（2） 工件与套筒定位面间未夹紧时配合间隙：max1=124.04(1240.083)=0.123，min1=124(1240.043)=0.043，max2=122.035(1220.071)=0.106，min2=122(1220.036)=0.036 （3） 弹性套允许最大变形Dmax及薄壁处厚度h：Dmax=(0.0030.002)DT，取中间值故有Dmax1=0.305，Dmax2=0.3，h=0.02DT=2.44/2.4(取一值2.44)（4） 弹性套产生夹紧力的变形量：g=Dmaxmax，gl=D1maxmax1=0.3050.123=0.182，gl=D2maxmax2=0.30.106=0.194，m=2hDT=2×2.44/124=0.039（5） 弹性套变形产生夹紧力矩：M上=5×103mmg1DT12=5×103×0.039×0.4×0.182×1242=218.278Nm，M下=5×103mmg2DT22=5×103×0.039×0.4×0.194×1222=225.225Nm，M实=M上+M下=218.278+225.225=443.5Nm>Mfmax=296.352Nm，故夹紧力矩足够。 转贴于 （二） 液性塑料夹具的配方及浇注 1. 液性塑料的配方 所配塑料应放在瓷器质或铝质容器中，主要成分聚氯乙烯树脂15%，增塑剂磷苯二甲酸二丁脂83%，稳定剂硬脂酸钙2%，稀释剂真空油适量。 2. 液性塑料的浇注 （1）浇注方法：靠液塑的自重灌入夹具。（2）夹具预热，温度150160(最好用电炉)，预热的目的是防止塑料失去流动性，预热时将加压螺钉柱塞、放气螺钉拆下。（3）准备好浇注用具：主要有漏斗、接管、擦洗干净，同时进行预热。（4）浇注：将调制好塑料除去表面浮渣，立即从加压柱塞孔中进行浇灌(用漏斗、夹具立置)，待塑料溢出排气孔时拧紧排气螺钉，直至塑料注满整个夹具内腔并从浇注口溢出时停止浇灌，剩余留作补缩用。（5）补缩：液塑在冷却过程中收缩1O%左右，因此必须边冷却边补缩，直至不能补缩时为止，如果发现胀紧量不够，可以从加压柱塞孔中加入一些切成小块的上述剩余塑料。 （三） 夹具的特点 该液塑夹具有以下特点:1.工件实现了定心定位，较好地保证了工件中心与珩磨头中心一致；2.夹具、珩磨头安装调整方便简单，减轻了工人劳动强度，提高了工效；3.夹紧变形小，提高了缸套珩磨的质量；4.液性塑料本身无腐蚀作用，因此长久不失性能。 三、结论 经过实践证明，瑞安某气配厂设计的液塑珩磨夹具解决了在加工中的问题，比传统轴向夹紧珩磨夹具具有明显的合理性，各项技术指标均达到标准要求，提高了气缸套质量和生产效率，为瑞安某气配厂节约了数万元生产成本。 8
