浮动三爪夹具如何实现薄壁件加工的定位和夹紧

薄壁零件的加工和装夹一直是行业的难点之一。现场加工方法很多，但适合批量生产的很少。我们采用浮动式三爪夹具，不用过大的夹紧力就能实现薄壁零件的定位夹紧，大大提高了加工效果。

众所周知，薄壁零件夹紧外圆进行车削时，在夹紧力的作用下，零件容易变形，从而影响加工精度，工件的尺寸公差也不易保证。
比如加工一个外圆直径为412mm，壁厚为25mm的出口件8T-4556，是一个薄壁件，其毛坯采用铸造生产，具有外观不规则的特点。工艺要求是在外圆为夹紧定位基准的情况下车削端面和内孔，内孔尺寸公差带仅为0.08mm。在该零件的试制过程中，我们采用了传统的软三爪法夹紧外圆。装夹时，工件容易变形，影响加工精度。同时，由于毛坯的外圆不规则，夹紧位置不稳定。为了减少变形，需要减小夹紧力，但这可能会导致夹紧不紧的情况。
在这方面，我们突破了传统的增加夹紧接触面积的方式(增加开槽套筒)，采用了六点定位夹紧的浮动三爪，在实际应用中取得了良好的效果。

三爪浮动夹具的组成及工作原理

我们使用的浮动三爪钳包括三爪体、连接块、夹紧钉和专用嵌件。三爪体通过镶套连接在连接块上，连接块和普通三爪一样连接在车床卡盘上。六个夹紧钉成对固定在三爪体上，以镶套为支点，三爪体随毛坯外圆高度上下浮动，有微小的浮动量(浮动量是严格要求的，不能任意给定)，起到浮动夹紧的作用。夹紧带锥体的尖端在夹紧力的作用下穿入毛坯表面一定深度，无需过大的夹紧力即可实现薄壁零件的定位夹紧，防止工件变形。

由于毛坯采用铸造工艺制造，毛坯上很多地方(b’)有表面凹陷，普通三爪夹紧时容易造成工件变形过大或夹紧不紧。采用浮动三爪六点定位夹紧可以克服这个缺点。当卡盘移动到中心时，当夹钉不与工件的B '点接触时，三爪体会以镶块为圆心，零件会给夹钉一个力F，使三爪体产生一定的角度，即夹钉尖A移动到点A1，夹钉尖B移动到点B1。随着三爪体夹紧动作的继续，两个定位钉将同时与工件表面接触，从而三爪体的浮动量克服了工件的表面缺陷。同样，另外两个钳口也以同样的方式运动，六个夹紧钉的尖端最终同时与坯料的外圆接触，从而保证了工件的定位和夹紧。

应用效果

从力学分析，传统的三爪接触面为三爪与毛坯的接触面积，设置为S1，而六点定位夹紧的浮动三爪夹具与毛坯外圆的接触面设置为S2，因此两种方式夹紧时零件表面的压力分别为P1=F1/S1和P2=F2/S2。因为S2比S1小很多，所以保证在同样的压力下，F1比F2大很多。
在薄壁加工中，夹紧压力应尽可能小。六点定位夹紧的浮动三爪夹具将受力面减少到两点，S2很小。此时，卡钉与工件接触点的压力较大，使得卡钉容易嵌入工件表面一定深度。夹紧不仅仅依靠摩擦力，因此大大增加了夹紧的稳定性。在较小夹紧力的情况下，实现工件的夹紧和定位。
用传统的三爪加工8T-4556时，工件精度难以保证，劈制品率高。一年多来，通过使用六点定位夹紧的浮动三爪夹具，加工效果明显提高，不仅满足了内孔的工艺尺寸要求，而且内孔的圆柱度也非常好。