制作浮动夹具保证薄壁零件平面度

河南平原光电有限公司 （焦作 454001） 刘红德 梁 兵 王三民

零件铣削端面一般使用平口钳夹持或端面倒换压板等装夹方式，但薄壁类零件结构复杂，自身刚性差，容易产生装夹变形。如图1所示，外端面平面度0.01mm，台阶面与外端面平行度0.015mm，深度1.6±0.01mm，孔φ59 mm圆柱度0.015mm。若平口钳夹持，孔圆柱度超差严重；若倒换压板压紧，外端面平面度超差严重，均不能满足加工需要。

图1 内环架

1. 解决方案

（1）根据浮动装夹原理，利用零件4个M2螺纹孔，制作浮动装置，并将垂直端面压紧力改为平行推紧力，解决零件夹持变形问题。

按图2制作浮动装置平移套（4件），要求上端面光滑，减小与工件结合面的摩擦力；按图3制作浮动装置压簧螺钉（4件），利用压缩弹簧将平移套与工件柔性结合（压紧力约1.2N）。因为4组浮动平移套与工件均是孤立压紧关系（属于内力），对零件整体不会产生扭曲力、折弯力。

按图4制作夹具体，4个φ9 mm孔位与工件4个M2螺孔位置对应，定位销孔与工件两处定位孔位置一致。

图2 平移套

图3 压簧螺钉

图4 夹具体

（2）采用一面两销定位原则，按图5定位、装夹工件： 将与工件柔性结合的平移套（4组）装入夹具体4个φ9 mm孔内（同时进行1面2销定位），旋紧平移螺钉，平移套与工件定位端面产生滑移运动，使平移套φ8.7 mm柱体与夹具体φ9 mm孔壁形成内切圆接触压紧，因弹簧作用力使平移套端面始终与工件定位端面形成柔性接触，从而实现对工件的浮动装夹功能。

2. 实施效果

图5 工件浮动装夹示意图

使用浮动夹具，加工中心高速精切削内环架端面、镗孔，经三坐标检测：外端面平面度≤0.006mm，台阶面与外端面平行度≤0.008mm，深度范围1.6±0.005mm，镗孔φ59mm，圆柱度≤0.006mm，批量生产中零件形位精度稳定。注意事项：零件精加工余量≤0.2mm，因弹簧压缩力较小，如果切削力过大，零件加工时会发生弹跳，形成振颤纹，影响加工表面质量。

3. 应用及拓展范围

利用零件螺纹孔制作浮动夹具，简便易实现，可以解决薄壁零件加工时装夹力变形问题。若零件没有螺纹孔，可以用环氧树脂胶粘接工艺圆台（3处以上），用数控铣削见光圆台端面、点钻孔、攻螺纹，再使用自制浮动夹具完成零件加工，最后铣去工艺圆台即可。该类浮动夹具主要应用于高精度薄壁零件的端面精加工，可以满足零件形位精度要求。