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摘 要：针对活塞环的切片加工，设计了一种径向端面夹紧的活塞环切片专用夹具，提高了活塞環铣切片加工的加工精度。
关键词：活塞环；切片；夹具
中图分类号：TG751 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0186-01
活塞环是燃油发动机内部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油气体的密封。活塞环毛坯在铸造时，由于双片活塞环毛坯铸造因铁水利用率高，能有效控制砂气孔、缩松等铸造缺陷，降低磨削余量，提高毛坯端面的磨削效率，因而在行业上得到越来越广泛的运用。由于活塞环一件毛坯要加工成两件成品，在加工时要进行切片加工，即将一片毛坯切开成两件半成品。传统的活塞环切片加工方式包括三抓卡盘夹紧，普通车刀将毛坯车削加工成两片或者用锯片铣刀将一片毛坯铣切成两片。传统的加工方式多为单片加工，加工效率低，已经不能满足活塞环行业的生产需求。本文介绍一种新型活塞环切片专用夹具的设计，其适用加工方式为锯片铣刀割片加工。
1 零件分析
如图1所示，为活塞环切片待加工件，毛坯两端面经磨削加工，保证端面厚度L。活塞环铸造毛坯为近似椭圆形结构，毛坯外径分长短轴，分别为D、d。内孔带一定斜度，角度为a。活塞环切片加工时采用1.2mm厚锯片铣刀割片加工，加工完成后的两片半成品厚度分别为（L-1.2）/2±0.07mm。该夹具切片加工时一次装夹10片活塞环毛坯。
2 夹具设计
如图2、3所示为夹具的结构。包括本体1、拉杆2、定位盘3、橡胶套4、撑套5、短撑板6、端面挡圈7、对合蝶型弹簧8、锥拉套9、螺母10、长撑板11。图中12为10片活塞环毛坯。
本体1上有四个径向均布的直槽13，两个对称布置的长、短撑板11、6分别安装在直槽13中。长、短撑板11、6分别与撑套5螺纹连接。撑套5共分为4瓣，可单独胀开。撑套5外层安装为橡胶套4。拉杆2安装在本体1的内孔中，拉杆2上的锥面分别与长、短撑板11、6上的锥面配合。端面挡圈7分为独立的四瓣，安装在拉杆2上，外圆面上有两道沟槽，用于安装弹簧（图中未显示弹簧）。端面挡圈7上的锥面与锥拉套9上的锥面配合。锥拉套9也安装在拉杆2上。锥拉套9上套有对合蝶型弹簧8，用于提供一定的预紧力，压紧端面挡圈7。该夹具上橡胶套4硬度达到邵氏硬度80～85，其余零件淬火热处理，保证相应的硬度及耐磨性。
3 夹具的使用
该夹具安装在卧式活塞环铣切片机床上，活塞环切片加工时该夹具的夹紧包括径向夹紧及端面限位夹紧。工作时，夹具安装在机床主轴上，拉杆2与机床主轴端部的旋转油缸连接。工人操作时先将10片活塞环安装到橡胶套4上，直到碰到定位盘3的端面，10片活塞环定位安装完成。活塞环安装时内孔长短轴位置分别与长、短撑板11、6对应，保证长、短撑板能撑紧活塞环内孔。此时油缸拉动拉杆2，迫使长、短撑板11、6分别沿锥面径向胀开，带动橡胶套4径向胀开，径向夹紧活塞环。径向夹紧的同时，拉杆2带动锥拉套9沿轴向移动，迫使端面挡圈7沿锥拉套9的锥面胀开，端面夹紧活塞环，以防止10片活塞环之间有缝隙。当端面挡圈7沿锥拉套9的锥面移动到锥拉套9的A面时完全胀开，此时，如果径向橡胶套4还没有完全夹紧，则拉杆2可继续轴向移动，此时端面挡圈7不再胀开，如图5所示。对合蝶型弹簧8用于压紧端面挡圈7。夹具松开时原理同上，端面挡圈7径向缩回靠弹簧保证。
4 结束语
该夹具的设计，既能径向夹紧又能端面夹紧，保证了一次安装的10片活塞环中间没有缝隙，大大提高了切片加工的尺寸精度。
参考文献
[1]侯 放.机床夹具图册.北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
[2]薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，1997.
[3]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2002.
[4]杨叔子.机械加工工艺师手册.北京机械工业出版社，2001，8.
收稿日期：2018-3-15
作者简介：张转立（1988-），男，河南焦作人，本科，从事工装夹具及非标自动化装备研发设计工作。
关键词：活塞环；切片；夹具
中图分类号：TG751 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0186-01
活塞环是燃油发动机内部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油气体的密封。活塞环毛坯在铸造时，由于双片活塞环毛坯铸造因铁水利用率高，能有效控制砂气孔、缩松等铸造缺陷，降低磨削余量，提高毛坯端面的磨削效率，因而在行业上得到越来越广泛的运用。由于活塞环一件毛坯要加工成两件成品，在加工时要进行切片加工，即将一片毛坯切开成两件半成品。传统的活塞环切片加工方式包括三抓卡盘夹紧，普通车刀将毛坯车削加工成两片或者用锯片铣刀将一片毛坯铣切成两片。传统的加工方式多为单片加工，加工效率低，已经不能满足活塞环行业的生产需求。本文介绍一种新型活塞环切片专用夹具的设计，其适用加工方式为锯片铣刀割片加工。
1 零件分析
如图1所示，为活塞环切片待加工件，毛坯两端面经磨削加工，保证端面厚度L。活塞环铸造毛坯为近似椭圆形结构，毛坯外径分长短轴，分别为D、d。内孔带一定斜度，角度为a。活塞环切片加工时采用1.2mm厚锯片铣刀割片加工，加工完成后的两片半成品厚度分别为（L-1.2）/2±0.07mm。该夹具切片加工时一次装夹10片活塞环毛坯。
2 夹具设计
如图2、3所示为夹具的结构。包括本体1、拉杆2、定位盘3、橡胶套4、撑套5、短撑板6、端面挡圈7、对合蝶型弹簧8、锥拉套9、螺母10、长撑板11。图中12为10片活塞环毛坯。
本体1上有四个径向均布的直槽13，两个对称布置的长、短撑板11、6分别安装在直槽13中。长、短撑板11、6分别与撑套5螺纹连接。撑套5共分为4瓣，可单独胀开。撑套5外层安装为橡胶套4。拉杆2安装在本体1的内孔中，拉杆2上的锥面分别与长、短撑板11、6上的锥面配合。端面挡圈7分为独立的四瓣，安装在拉杆2上，外圆面上有两道沟槽，用于安装弹簧（图中未显示弹簧）。端面挡圈7上的锥面与锥拉套9上的锥面配合。锥拉套9也安装在拉杆2上。锥拉套9上套有对合蝶型弹簧8，用于提供一定的预紧力，压紧端面挡圈7。该夹具上橡胶套4硬度达到邵氏硬度80～85，其余零件淬火热处理，保证相应的硬度及耐磨性。
3 夹具的使用
该夹具安装在卧式活塞环铣切片机床上，活塞环切片加工时该夹具的夹紧包括径向夹紧及端面限位夹紧。工作时，夹具安装在机床主轴上，拉杆2与机床主轴端部的旋转油缸连接。工人操作时先将10片活塞环安装到橡胶套4上，直到碰到定位盘3的端面，10片活塞环定位安装完成。活塞环安装时内孔长短轴位置分别与长、短撑板11、6对应，保证长、短撑板能撑紧活塞环内孔。此时油缸拉动拉杆2，迫使长、短撑板11、6分别沿锥面径向胀开，带动橡胶套4径向胀开，径向夹紧活塞环。径向夹紧的同时，拉杆2带动锥拉套9沿轴向移动，迫使端面挡圈7沿锥拉套9的锥面胀开，端面夹紧活塞环，以防止10片活塞环之间有缝隙。当端面挡圈7沿锥拉套9的锥面移动到锥拉套9的A面时完全胀开，此时，如果径向橡胶套4还没有完全夹紧，则拉杆2可继续轴向移动，此时端面挡圈7不再胀开，如图5所示。对合蝶型弹簧8用于压紧端面挡圈7。夹具松开时原理同上，端面挡圈7径向缩回靠弹簧保证。
4 结束语
该夹具的设计，既能径向夹紧又能端面夹紧，保证了一次安装的10片活塞环中间没有缝隙，大大提高了切片加工的尺寸精度。
参考文献
[1]侯 放.机床夹具图册.北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
[2]薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，1997.
[3]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2002.
[4]杨叔子.机械加工工艺师手册.北京机械工业出版社，2001，8.
收稿日期：2018-3-15
作者简介：张转立（1988-），男，河南焦作人，本科，从事工装夹具及非标自动化装备研发设计工作。