基于弹簧夹具在机械加工中的应用探究

张新文 于江美 邓志阳 姜新颖 刘文娟

摘要：随着经济社会的不断发展，机械加工领域取得了非常好的发展，在机械加工的过程中我们经常会发现一些夹具，各式各样弹簧胀套夹具使用频繁。在机械加工过程中一般经常用到的是利用弹簧胀套内孔收缩夹紧工件的形式和利用弹簧胀套外径膨胀夹紧工件。本文就对弹簧胀套外径夹紧类型在生产生活过程中的应用以及精准度和生产率进行简要分析。

关键词：弹簧夹具;机械加工;应用

1  什么是夹具

所谓的夹具就是在机械加工的过程中，用来固定加工的东西，从而使工件和道具保持在正确的位置上，换言之，就是在进行机械加工的过程中，然后迅速，方便，然后安全的安装在它的位置上。工装夹具是机械加工中必不可少的一部分，也是其中非常重要的一部分，随着机床的不断创新和发展，机床技术不断朝着高速，高效，精密以及环保的方向发展，夹具技术也是朝着高效，精致，通用以及经济适用性强的方向发展。从更加广泛的角度来讲，在机械工艺发展的过程中，夹具的使用可以使安装工件的过程变得更加的方便快速。比如，检验夹具，焊接夹具，机床夹具等，机床夹具是生活过程中最为常见的，所以简称为夹具。

2  弹簧夹具的特点

在机械加工的过程中，弹簧夹具用在不同的行业就有着不同的特点，所以弹簧夹的特点是非常的多的，但是从我们所实习的公司来看弹簧夹具就可以体现这样的优势，例如，弹簧夹具具有非常好的松紧性，和夹具一般都具有的专一性，所以它对精密性的要求是非常高的，当机械加工的零件非常的特殊的话，相关的工作人员可以利用弹簧的夹具来有效的克服零件的脱落，不仅可以有效的提高零件的质量，还可以很大的程度上提高零件的精密度。

3  弹簧夹具在机械加工中的应用

3.1 蛇腹弹簧胀套在机械加工中的作用

弹簧夹套可以分成很多种，种类非常繁多，例如，蛇腹弹簧胀套，蝶形弹簧胀套以及内锥式弹簧胀套等等。蛇腹弹簧胀套是在机械过程中最常用的弹簧夹具。蛇腹弹簧胀套的应用原来是向蛇腹弹簧施加一个轴向方向的力，有了这个轴向方向的力就会使蛇腹弹簧胀套在这个力的作用下发生轴向的微量移动，然后两点之间就会向蛇腹一样膨胀起来，所以，叫做蛇腹弹簧胀套。再结合上两点定位的原则，不断对机械工件起到夹紧的作用。蛇腹弹簧胀套的示意图如图1所展示的那样。

再通过对图1的分析中可得出蛇腹弹簧的示意图是非常形象，在现实生活中的蛇腹弹簧有非常好的制造精度，其中它的制造过程也是非常复杂的。相关的工作人员要想不断的提高蛇腹弹簧胀套的实用性，精密性以及精确度，就需要对蛇腹弹簧胀套进行反反复复的热处理和切割加工。蛇腹弹簧胀套在制造的过程中会非常的复杂，需要相关的工作人员进行大量的加工和处理，但是，蛇腹弹簧胀套的使用是非常的方便，也有着非常好的使用效果。比如在进行齿轮等盘状零件的加工过程中使用到蛇腹弹簧胀套[1]，它不仅可以提高零件的定位精确度，还有着非常高的使用效率和质量，为以后的盘类零件加工提供更为方便的方式。与此同时，我们发现在多刀半自动车或者普通的车床上安装了蛇腹弹簧胀套也会有非常好的使用效果。具体的安装示意图参照图2。

请大家先看图2中的1如果代表的是夹具座，2就代表的是蛇腹弹簧胀套，3代表的是螺杆。在进行机械加工的过程中，相关的工作人员只要将螺杆3才能让蛇腹弹簧胀套胀紧或者放松工件。如果在这一过程中单单依靠工作人员用手工进行机械加工，那么就可以用非常成用的方法将蛇腹弹簧胀套安装在普通的车床。工作人员如果用扳手拧动螺杆3，使得蛇腹弹簧胀套在压力作用下产生向轴向的方向移动，最后蛇腹弹簧胀套就会向径膨胀，这样才能对加工零件起到夹紧作用。相关的工作人员也可以对普通的车床润滑泵进行创新，普通类型的车床润滑泵上安装上油泵装置，然后这样就会直接对螺杆3进行控制，这样可以让普通的车床变成半自动的车床。让蛇腹弹簧胀套安装在常用的多刀半自动车床上，这样可以不断地发挥蛇腹弹簧胀套的两大特点，那就是精度高，稳定性好的特点。相关的工作人员将用多刀半自动车床进行一些精密度高的机械零部件，比如齿轮。和传统的机械加工方式比較，这种加工方法的效率也是非常高的，并且加工出来机械零件也有着非常高的精密度和使用寿命。

3.2 碟形弹簧胀套在机械加工中的应用

上文介绍到的蛇腹弹簧胀套在加工的过程中有着非常高的稳定性和定位准确度，但是加工的过程是非常的复杂。于此相比，蝶形弹簧胀套的加工相比就非常简单了，没有必要进行反复多次的处理和加工。与蛇腹弹簧胀套一样的的是，蝶形弹簧胀套的工作原理也是两点定位原则，但是蛇腹弹簧胀套在一定力的作用下然后向轴向方向移动[2]，最后实现对机械部件夹紧的效果;而蝶形弹簧胀套就是在力的作用下出现径向的形状的改变，最终起到保护机械零件的作用，避免机械零件在加工的过程中出现脱落的现象。一般情况下，蝶形弹簧胀套的具体结构参考的是图3。

来看图3中，如果1代表的是拉杆，2就代表的是蝶形弹簧胀套，3代表的是隔垫，4也代表的是弹簧胀套，5代表的是定位芯轴。在机械加工的过程中，如果用到蝶形的弹簧胀套进行零部件的加工时面对孔径较大的零部件进行加工时，比如风扇中的转子;蝶形弹簧胀套依靠一个作用力将径向进行改变，利用两点定为原则对零部件的夹紧效果是有目共睹的好，这样可以不断地提高机械加工的效率和质量。

3.3 内锥式弹簧胀套在机械加工中的应用

在机械的加工过程中，还有一种经常用到的内锥式弹簧胀套。因为在机械加工过程中，与蛇腹弹簧胀套，蝶形弹簧胀套制造方式相比较，内锥式弹簧胀套的制造更加的简单方便，一般的方法都可以进行[3]。内锥式弹簧胀套是机械过程中应用最为广泛的，它利用外锥芯轴和内锥孔结合起来的作用，使内锥式弹簧胀套可以有效的将零部件夹紧。内锥式弹簧胀套如图4所示。

从图4中不难看出，内锥式弹簧胀套中的花键外径是直线的，起到的是夹紧的作用，这种形式与前边的两种形式不同，是利用一点，一面的方式夹紧的，但是这种形式并不稳定，精密度非常容易出现变化，所以，相关的工作人员需要对这样的一点，一面的方式进行改变，使之成为两点，两面的夹紧定位形式，图5就是改造后的内锥式弹簧胀套，非常直观。

相关的工作人员经过不断地创新和思考，对内锥式弹簧胀套进行改造，经过改造的内锥式弹簧胀套实现了更加精确地定位，并可以在外锥芯轴和内锥孔的作用下对零部件进行夹紧，从而使零件的质量得到提高。经过相关工人改造后的内锥式弹簧胀套可以用在普通车床，半自动车床以及六角车床的使用过程中，它从中起着非常重要的作用。在利用内锥式弹簧胀套进行加工时必须要对零部件的内孔进行清洗，保证所加工的零件中没有内孔，从而保证内锥式弹簧胀套可以顺利完工，提供加工的零部件的稳定性和精确度。

综上所述，在机械加工的过程中，上文提到的三种弹簧胀套可以安装到半自动车床上，普通的车床上。和传统的机械加工过程相比，这三种弹簧胀套的加工就更加的简单，方便，加工出来的零部件质量也是非常的好，不但可以提高机械加工的效率，还可以促进机械加工行业的进步。

参考文献：

[1]阮小燕.齿轮加工中弹簧夹具的设计和应用效果分析[J].中国设备工程，2017（11）：77-79.

[2]唐同阁，王文，邱宏瑜.弹簧式接地线夹具的研制与应用[J].安徽电力，2017，34（01）：42-43.

[3]张学春，颜春峰.自动定心弹簧套筒夹具设计[J].现代制造技术与装备，2016（06）：33-34，69.