哈尔滨工程大学工程训练中心 唐明 佟永祥 高明
摘要：定位元件是相变体夹具的重要组成部件。零件的加工多种多样，需具体问题具体分析，选择不同的定位方式来完成。定位元件受力复杂，需要满足的条件多，故需对其设计原则进行具体分析。本文从定位元件的设计要求和结构特点入手，对相变体柔性夹具的定位元件进行分析研究。
关键词：相变体；柔性夹具；定位元件
定位元件是相变体柔性夹具的重要组成部分，定位元件设计的合理与否，直接影响到零件的加工精度。由于影响定位元件使用效果的因素众多，如复杂的受力情况，满足快速高效的使用，足够的强度刚性，及重复精度等，因此需要对相变体柔性夹具的设计原则和结构特点进行细致的分析。
1 定位元件的设计要求及分析
在实际生产中，零件五花八门各式各样，因此，若想满足其加工要求，必须具体问题具体分析，通过不同的定位方式来实现。定位元件主要起确定毛坯在加工中的具体位置的作用，在使用中，定位元件大多要承受复杂的作用力，如毛坯自身的重力、夹紧力和切削力等，这就要求定位元件结构合理，强度刚性足够。在实际生产中，生产效率至关重要，因此，定位元件还需具备操作便捷，有足够重复精度等。
1.1满足快速定位
为满足快速定位，需对传统定位元件进行改进。传统定位元件稳定性不高，位置易窜动，拟在新型夹具底部设计磁性稳定块，以增加其稳定性；传统定位元件大都高度固定不可调，这对高度不同的工件来说，使用上存在局限。拟在新型定位元件上设计升降结构，使所有支撑头部分均可实现上下调节，以适应不同高度的支撑。
1.2要有足够的刚性
在实际加工中，定位元件除了受毛坯重力外，主要承受切削力的作用。如果定位元件的刚性不好，势必带来较大的变形量，这就会给工件的加工精度带来很大影响。因此，定位元件在实际使用中，必须具备足够的刚性来抵抗受力变形。本文将相变夹具定位元件与常规组合夹具定位元件（45号钢）进行对比分析来衡量其是否达到使用要求。如图1与图2所示，在两定位元件顶部接触部施加1000N的水平集中力，组合夹具定位元件最大变形量为0.12mm，相变夹具定位元件最大变形量为0.04mm，由此可见，相变夹具定位元件的变形量大大优于普通组合夹具定位元件，其刚性满足使用条件。
图1 组合夹具定位元件的变形情况 图2 相变夹具定位元件的变形情况
1.3重复定位精度高
重复定位精度影响一批零件的加工一致性，是一个非常重要的精度指标。如要保证定位元件有足够的重复定位精度，除了前文所述的刚性因素外，还和定位元件的加工精度、磨损程度和预定位稳定性均有较大关系。
常规组合夹具，其制造精度级别一般为 IT8～IT6，因此，将相变组合夹具的制造精度定为IT7，满足精度要求。
相变夹具定位元件使用频繁，为增加其使用寿命，应考虑增加其硬度和耐磨性，以解决在使用过程中的磨损问题。因此，对定位元件应采取淬火、渗碳等热处理工艺，使其硬度达到50HRC ，渗碳深度 0.8～1.2mm。
相变夹具定位元件在使用过程中，由于需倾倒液态相变合金材料，相变体材料流动、凝固过程中，会对定位元件产生力的作用，使其预定位精度下降，故本方案在定位元件底部设置磁力机构，增加其吸附性，以增加其预定位稳定性。
2 定位元件的结构设计
定位元件与加工毛坯基准平面一般是以点接触及面接触方式进行触接的。因此，本文将相变夹具定位元件的接触头设计成球头、平头及大平面的形式。以上几种设计的结构形式详见表1。
表1 相变夹具的平面定位元件
对于轴类零件的定位，传统方法多用V型块线性接触的方式来进行定位。根据毛坯外径不同，可配置不同尺寸，不同开口角度的V型块根据实际情况配合使用，本文此处不再赘述。
3 结论
通过以上分析，新型相变夹具定位元件具备满足快速定位、刚性好、重复精度高等优点，其结构适合工件底面、侧面和圆柱面的定位，使用灵活方便适应性强，满足其精度以稳定性的设计要求。
参考文献
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论文作者:唐明 佟永祥 高明
论文发表刊物:中国科技教育（理论版）2018年11月
论文发表时间:2018/12/4
标签：元件论文; 夹具论文; 精度论文; 组合论文; 刚性论文; 柔性论文; 加工论文; 中国科技教育（理论版）2018年11月论文;