撓性結(jié)構(gòu)加工中可調(diào)節(jié)夾具的應(yīng)用

楊小軍

（駐沈陽地區(qū)第四軍事代表室，遼寧 沈陽 110031）

在以撓性擺片、撓性接頭等為代表的撓性慣導(dǎo)儀表核心零件制造過程中，常常會使用撓性結(jié)構(gòu)，在撓性結(jié)構(gòu)之中經(jīng)常會使用到撓性接頭與擺片等核心的零件，其本身屬于關(guān)鍵的零件組成部分，同時也發(fā)揮了承載與支承的關(guān)鍵性作用。針對撓性結(jié)構(gòu)，主要屬于兩側(cè)圓弧凹槽所形成的細(xì)頸，并且在細(xì)頸之中對于形差和尺寸的精度要求較高，這樣難免會影響制造技術(shù)。

針對撓性細(xì)頸結(jié)構(gòu)，其主要包含了手工研磨、電火花慢走絲線切割、鏜等。其共同點在于加工的應(yīng)力偏小，并且加工精度方面的要求較高，并且在工件與刀具直接接觸面的切削加工應(yīng)力也是存在的；尤其是在開展精加工中，一旦降低工件的剛度，就會導(dǎo)致加工變形問題的出現(xiàn)。一般來說，可以考慮到利用不同規(guī)格的支撐塞規(guī)以及涼面交替對稱反復(fù)切削的方式，但是這樣操作的加工效率偏低，無法滿足外形非回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)撓性結(jié)構(gòu)零部件的實際要求。

1 撓性結(jié)構(gòu)加工特點

在撓性結(jié)構(gòu)中，主要是存在于慣性儀表撓性元件之中，一般會選擇高彈性合金鋼亦或是鈹青銅，其本身的抗拉強(qiáng)度較高，同時也具有較大的彈性模量。對于其關(guān)鍵部位，其撓性細(xì)頸只有及時微米，結(jié)構(gòu)相對特殊，并且尺寸偏小，如圖1所示。

針對撓性細(xì)頸結(jié)構(gòu)，其主要包含了手工研磨、電火花慢走絲線切割、鏜等對應(yīng)的加工方式。但是對于銑削、鏜等方式，需要工件和刀具之間能夠相互接觸，但是難免會存在加工盈利，特別是在實施精細(xì)加工的時候，當(dāng)工件剛度降低，就會導(dǎo)致工件變形的出現(xiàn)。

圖1 典型撓性結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行高速精密銑削中，可以滿足零件加工效率的提升，降低實際的加工成本，同時還能夠縮短其加工需要的時間，另外，零件本身的加工精度與質(zhì)量方面都可以達(dá)到較高的水平，最終在撓性結(jié)構(gòu)的加工中得到大面積的應(yīng)用。

2 可調(diào)節(jié)夾具設(shè)計

在加速度計中，金屬擺片零件作為重要的組成，其撓性支承細(xì)頸直接就是半徑1.4mm的圓弧凹槽來直接形成的，其厚度為0.08mm，屬于薄壁結(jié)構(gòu)，同時，在對稱方面要求達(dá)到0.003mm。

在進(jìn)行凹槽加工環(huán)節(jié)，除開控制切削用量、使用高精度機(jī)床之外，還需要實現(xiàn)對應(yīng)夾具的設(shè)計，能夠減小刀具帶來的擠壓變形，提升實際的工藝系統(tǒng)剛度，這樣才可以保障加工精度。

另外，由于其本身的外形是非回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，無法與兩面的交替對稱反復(fù)切削匹配。因此，需要利用一次高速銑削加工，但是對于夾具的設(shè)計要求也相應(yīng)的提高了。

在設(shè)計夾具環(huán)節(jié)，通過可調(diào)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)的添加，這樣也能夠滿足對成都、結(jié)構(gòu)尺寸以及系統(tǒng)剛度等技術(shù)方面的要求，并且在不同圓弧凹槽深度零件定位裝夾中也可以達(dá)到匹配的狀態(tài)。針對定位夾具，其主要包含了壓板、彈性塊、支撐塊等，在支撐塊，通過下部彈性塊的配合，可以實現(xiàn)高度的自動化調(diào)節(jié)，并且讓零件能夠與上部圓弧工作面直接貼合，這樣就可以利用緊固螺釘來直接固定調(diào)節(jié)之后的支撐塊。下圖2為定位裝置未裝夾工件；圖3為有工件裝夾的裝置。

圖2 可調(diào)節(jié)夾具

圖3 裝夾有工件的夾具

各組件制造技術(shù)要求如下。①夾具本體可根據(jù)機(jī)床工作臺選擇外形，一般采用易于在工作臺上裝夾的六面互垂度小于0.01mm的六面體。②定位銷、菱形銷外圓尺寸制造公差在0.01mm以內(nèi)，孔距尺寸公差為0.01mm。③彈性塊硬度范圍為70～80。④支撐塊工作面與細(xì)頸圓弧一致，兩者之間的最大間隙應(yīng)小于0.005mm。⑤支撐塊與本體長槽配合間隙小于0.01mm，同時配合面的表面粗糙度Ra均低于0.4μm，必要時可采用低粘度潤滑油降低二者之間摩擦系數(shù)。

3 夾具的使用

對于下圖4的分析，在夾具定位中，本體上包含了菱形銷鑲和定位銷，主要是定位零件使用；此外，按照上下順序，直接將彈性塊和支撐塊放置在長槽之中，并且利用緊固螺釘將支撐塊固定，主要是零件撓性細(xì)頸結(jié)構(gòu)的支撐使用。

圖4 工件的定位裝夾

在使用階段，本體長槽中依次放入彈性塊與支撐塊；針對工件，直接將菱形銷與定位銷壓緊定位在裝置的本體之上，確保撓性結(jié)構(gòu)的圓弧和支撐塊圓弧工作面能夠彼此的貼合，并且通過彈性模塊，就可以保證支撐塊能夠處于最佳位置；將緊固螺釘直接旋緊，用于固定支撐塊，然后再利用后續(xù)的壓板和3組壓緊螺釘來實現(xiàn)加工。

在具體加工環(huán)節(jié)，貼合撓性結(jié)構(gòu)的支撐塊，可以實現(xiàn)工件剛度的提升，在滿足加工變形控制的同時，加工精度也可以得到相應(yīng)的提高。

4 使用效果

在撓性細(xì)頸銑削之前，可以選研磨或者是平磨的處理方式，進(jìn)行零件上下端面的加工，這樣才能夠基準(zhǔn)面精度得到銑削方面對應(yīng)的定位。在實施第一面圓弧凹槽加工之中，基于零件下端面的定位作為基準(zhǔn)；在第二面加工中，則需要基于零件的上端面作為基準(zhǔn)；而對于加工圓弧面支撐中，則需要考慮到利用彈性來實現(xiàn)已經(jīng)加工凹槽與頂塊的相互靠緊，然后緊固支撐頂塊，并且直接將兩處壓板直接壓緊，之后再結(jié)合厚度尺寸來進(jìn)行加工刀具長度補(bǔ)償值相應(yīng)的調(diào)整處理。

在實現(xiàn)薄壁加工變形控制，明確形位公差要求之后，其加工之后的表面粗糙度要明顯低于之前圓弧面，并且其對應(yīng)的零件撓性細(xì)頸厚度尺寸也可以滿足0.08mm這一項數(shù)據(jù)要求，最終讓精度可以直接匹配設(shè)計技術(shù)指標(biāo)。

5 結(jié)語

總而言之，在本次設(shè)計的夾具，主要是發(fā)揮裝置的支撐，進(jìn)而得到廣泛的使用，同時也可以達(dá)到不同規(guī)格支撐的具體要求。此外，基于零件高度來進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)對應(yīng)的調(diào)節(jié)，這樣也可以滿足工藝系統(tǒng)剛度的要求，最終滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，迎合后續(xù)的加工。