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【摘 要】：为了响应国家新能源的号召，我厂新能源变速箱种类多元化，新能源变速箱壳体相对于以前重卡变速器壳体在结构上有新的改变，以前多数变速箱壳体有留给工装夹具压紧用的裙边或者增加压紧用的工艺凸台。为了尽量减少工序，降低工人的劳动强度，提高零件的加工效率，降低加工成本，在夹具设计时使用了扩张式夹紧器，方便了零件的加工。
【关键词】：夹具 扩张式夹紧器
1 扩张式夹紧器的介绍
扩张式夹紧器采用了一种创新的工件夹紧方式，在气缸体、气缸盖、变速器壳体、阀门体、转向节、后桥体、刹车器等汽车部件的加工方面已取得丰硕成果，促进切削加工的改革，工具接近性十分出色。
扩张型夹紧器通过锥形主杆及爪卡的平楔面使爪卡张开，强力地卡住工件底面的夹紧孔，从而将工件牢固地夹持在夹紧器的到位面上。因为夹紧力直接传递到夹紧器的到位面，所以工件可被毫不歪斜地强力夹持，从而抑制工件振动，实现稳定的切削加工。
1.1 具体特点如下：
1.1.1 扩张夹紧器皆为低压双动油缸，分为气压排尘型和无气压排尘型，具有工件装卡、工件夹持、检测动作完成与动作异常的气压检测功能、吸收夹紧孔间距的误差。
1.1.2 因在工件底面进行夹紧，因此可选择最短的工具进行无干涉的切削加工，从而提高了工件的切削效率和加工品位。
1.1.3 在工件底面进行夹紧不会导致工件变形，大幅提高了平面度与表面粗糙度。
1.1.4 简洁小巧的夹具结构，降低了夹具成本。
1.1.5 小巧的夹具缩短了设备生产线的长度。
1.1.6 简洁的夹具有利于切屑的排出。
1.1.7 因夹具底板钻孔深度较浅，所以可将底板做得较薄。
1.1.8 追求夹具的轻量化， 实现高速切削加工。
1.1.9 工件搬运装置的升起行程较短，有利于改善搬运流水线。
1.1.10 从底面进行夹紧对加工工具不形成干涉，最适合于5面加工。
2 扩张式夹紧器在变速箱壳体夹具中的应用
2.1 适合哪种变速箱壳体零件：
为适应社会的发展，随着设计者思想的转变或者厂家的特别要求，新型的结构应运而生，如上右图，当需要加工离合器止口和内腔面及孔系时，为了使工序的尽量减少，所以工艺采用扩张式夹紧器进行夹紧。
2.2 在夹具中如何应用：
2.2.1 确定零件的工艺加工方案，工序内容如下：
05：钻K向视图窗口上2-M8螺孔
10：銑顶面A、钻镗B孔及其它各孔
15：钻镗侧面φ29横孔及φ10.5通孔
20：压套铰孔
25：车法兰面、止口及B孔内端面
30：钻法兰面12-φ10.8通孔及6-SM8x1.25-6H螺孔
根据零件的结构，若要减少工序，则按工序25、30进行加工，否则要分工序更换压紧点，加工质量稳定性不好，由于零件没有工艺压紧用的裙边，所以夹具采用扩张式夹紧器。
2.2.2 确定扩张式夹紧器的数量
设计夹具的原理：为保证夹紧可靠，首先进行切削力的计算，根据工步内容及相应的切削参数，算出最大主切削力F为1000N。为保证切削可靠，所需的夹紧力为1.5*F。根据零件的螺栓过孔为D13，夹具为保压夹具，夹具的工作压力为4.5MPa，根据卡住内径大小、夹紧力、扩张力大小，查看样本后，选择的扩张夹紧器为CGS-N22-E13，为考虑夹紧的对称稳定性，确定数量为4个。
2.3 夹具的具体结构
因为定位面是已加工过的表面，并且有一系列的孔系，所以夹具的设计原理为一面两销，夹紧主要用扩张夹紧器，四周靠浮支增强夹紧刚性，扩张夹紧器为低压双动油缸，所设计的夹具为低压双动液压夹具，具体的夹具如下图：
3 扩张夹紧器使用时的主要注意事项：
3.1 无气压排尘型与气压排尘型的共同注意事项
3.1.1 由于爪卡水平方向的扩张行程具有余量，扩张夹紧器不能起定位作用，需另设工件定位销;
3.1.2 为了防止自动搬送装置或机器手搬送的冲击使夹紧部破损，应设置工件导向杆，选定时应考虑孔位精度。
3.1.3 气压排尘回路中，请确保夹紧器安装面以外的配管内径在4mm以上。
3.1.4 装卡工件时，应使工件的夹紧孔与到位面垂直。若在倾斜状态下夹紧，爪卡不能与夹紧孔均匀接触，会因负荷集中而导致夹紧器损坏。
3.1.5 装卡工件前，请确认夹紧孔及夹紧器主体的到位面上无切屑和粉尘。若在夹杂切屑等的状态下使用，可能会因夹紧不稳定而导致加工精度下降。
3.1.6 根据工件的材质及热处理条件的不同，爪卡相对于工件孔内面的卡入程度也不同。工件及夹紧孔的使用条件请严格遵守夹紧器样本记载的要求（如CGC-N22E11、12、13：对于夹紧孔是盲孔时，要求盲孔的最小深度为10.5mm;对于夹紧孔是通孔时，要求通孔的最小深度为5.6mm;）。如果使用不符合条件的工件和夹紧孔，则无法实现可靠的夹紧。
3.1.7 夹紧孔为锥孔（拔模孔等）时，请在使用前对要夹紧的工件进行夹紧测试，确认动作是否正常。
3.1.8 如果工件夹紧孔部分的壁厚很薄，夹紧时可能会发生变形。请在使用前对要夹紧的工件进行夹紧测试，以确认薄壁部分是否发生变形。
3.1.9 请使用通过5μm过滤器的干燥空气。
3.1.10 测量到位面的平面度时，请对夹紧侧提供油压，或者在夹紧侧与放松侧均不加压的状态下进行测量。
3.1.11 关于到位确认气压传感器检测距离范围，请将其设定为距到位面上方0.05mm以下。为了正确进行设定，请在工件与到位面之间使用塞尺来设定检测距离。设定方法请参照气压传感器的使用说明书。
3.1.12 请按照下表所示开关、气压传感器的组合来检测放松与夹紧的完成状态及误夹紧（请参照油压、气压回路图）
3.2 无气压排尘型的注意事项
3.2.1 切削加工中不需要进行气压排尘，仅在工件搬入搬出及夹紧放松动作时需要进行气压排尘，清除切屑及杂物。
3.1.2 请在气压排尘OFF时进行到位确认。气压排尘开关阀请选择在气压排尘OFF时与大气相通的阀（发生误夹紧时可作为到位确认空气的排气通道）
3.3 气压排尘型的注意事项
3.1.1 在工件搬入搬出及夹紧放松动作时需要进行气压排尘。如果加工时卡爪处有切屑（夹紧孔为通孔），则在加工中也应继续进行气压排尘。
参考文献：
[1]邓文英，金属工艺学[J].下册（第三版）.2017（06）.
[2]陈宏钧，实用机械加工工艺手册[J].第4版.2016（09）.
【关键词】：夹具 扩张式夹紧器
1 扩张式夹紧器的介绍
扩张式夹紧器采用了一种创新的工件夹紧方式，在气缸体、气缸盖、变速器壳体、阀门体、转向节、后桥体、刹车器等汽车部件的加工方面已取得丰硕成果，促进切削加工的改革，工具接近性十分出色。
扩张型夹紧器通过锥形主杆及爪卡的平楔面使爪卡张开，强力地卡住工件底面的夹紧孔，从而将工件牢固地夹持在夹紧器的到位面上。因为夹紧力直接传递到夹紧器的到位面，所以工件可被毫不歪斜地强力夹持，从而抑制工件振动，实现稳定的切削加工。
1.1 具体特点如下：
1.1.1 扩张夹紧器皆为低压双动油缸，分为气压排尘型和无气压排尘型，具有工件装卡、工件夹持、检测动作完成与动作异常的气压检测功能、吸收夹紧孔间距的误差。
1.1.2 因在工件底面进行夹紧，因此可选择最短的工具进行无干涉的切削加工，从而提高了工件的切削效率和加工品位。
1.1.3 在工件底面进行夹紧不会导致工件变形，大幅提高了平面度与表面粗糙度。
1.1.4 简洁小巧的夹具结构，降低了夹具成本。
1.1.5 小巧的夹具缩短了设备生产线的长度。
1.1.6 简洁的夹具有利于切屑的排出。
1.1.7 因夹具底板钻孔深度较浅，所以可将底板做得较薄。
1.1.8 追求夹具的轻量化， 实现高速切削加工。
1.1.9 工件搬运装置的升起行程较短，有利于改善搬运流水线。
1.1.10 从底面进行夹紧对加工工具不形成干涉，最适合于5面加工。
2 扩张式夹紧器在变速箱壳体夹具中的应用
2.1 适合哪种变速箱壳体零件：
为适应社会的发展，随着设计者思想的转变或者厂家的特别要求，新型的结构应运而生，如上右图，当需要加工离合器止口和内腔面及孔系时，为了使工序的尽量减少，所以工艺采用扩张式夹紧器进行夹紧。
2.2 在夹具中如何应用：
2.2.1 确定零件的工艺加工方案，工序内容如下：
05：钻K向视图窗口上2-M8螺孔
10：銑顶面A、钻镗B孔及其它各孔
15：钻镗侧面φ29横孔及φ10.5通孔
20：压套铰孔
25：车法兰面、止口及B孔内端面
30：钻法兰面12-φ10.8通孔及6-SM8x1.25-6H螺孔
根据零件的结构，若要减少工序，则按工序25、30进行加工，否则要分工序更换压紧点，加工质量稳定性不好，由于零件没有工艺压紧用的裙边，所以夹具采用扩张式夹紧器。
2.2.2 确定扩张式夹紧器的数量
设计夹具的原理：为保证夹紧可靠，首先进行切削力的计算，根据工步内容及相应的切削参数，算出最大主切削力F为1000N。为保证切削可靠，所需的夹紧力为1.5*F。根据零件的螺栓过孔为D13，夹具为保压夹具，夹具的工作压力为4.5MPa，根据卡住内径大小、夹紧力、扩张力大小，查看样本后，选择的扩张夹紧器为CGS-N22-E13，为考虑夹紧的对称稳定性，确定数量为4个。
2.3 夹具的具体结构
因为定位面是已加工过的表面，并且有一系列的孔系，所以夹具的设计原理为一面两销，夹紧主要用扩张夹紧器，四周靠浮支增强夹紧刚性，扩张夹紧器为低压双动油缸，所设计的夹具为低压双动液压夹具，具体的夹具如下图：
3 扩张夹紧器使用时的主要注意事项：
3.1 无气压排尘型与气压排尘型的共同注意事项
3.1.1 由于爪卡水平方向的扩张行程具有余量，扩张夹紧器不能起定位作用，需另设工件定位销;
3.1.2 为了防止自动搬送装置或机器手搬送的冲击使夹紧部破损，应设置工件导向杆，选定时应考虑孔位精度。
3.1.3 气压排尘回路中，请确保夹紧器安装面以外的配管内径在4mm以上。
3.1.4 装卡工件时，应使工件的夹紧孔与到位面垂直。若在倾斜状态下夹紧，爪卡不能与夹紧孔均匀接触，会因负荷集中而导致夹紧器损坏。
3.1.5 装卡工件前，请确认夹紧孔及夹紧器主体的到位面上无切屑和粉尘。若在夹杂切屑等的状态下使用，可能会因夹紧不稳定而导致加工精度下降。
3.1.6 根据工件的材质及热处理条件的不同，爪卡相对于工件孔内面的卡入程度也不同。工件及夹紧孔的使用条件请严格遵守夹紧器样本记载的要求（如CGC-N22E11、12、13：对于夹紧孔是盲孔时，要求盲孔的最小深度为10.5mm;对于夹紧孔是通孔时，要求通孔的最小深度为5.6mm;）。如果使用不符合条件的工件和夹紧孔，则无法实现可靠的夹紧。
3.1.7 夹紧孔为锥孔（拔模孔等）时，请在使用前对要夹紧的工件进行夹紧测试，确认动作是否正常。
3.1.8 如果工件夹紧孔部分的壁厚很薄，夹紧时可能会发生变形。请在使用前对要夹紧的工件进行夹紧测试，以确认薄壁部分是否发生变形。
3.1.9 请使用通过5μm过滤器的干燥空气。
3.1.10 测量到位面的平面度时，请对夹紧侧提供油压，或者在夹紧侧与放松侧均不加压的状态下进行测量。
3.1.11 关于到位确认气压传感器检测距离范围，请将其设定为距到位面上方0.05mm以下。为了正确进行设定，请在工件与到位面之间使用塞尺来设定检测距离。设定方法请参照气压传感器的使用说明书。
3.1.12 请按照下表所示开关、气压传感器的组合来检测放松与夹紧的完成状态及误夹紧（请参照油压、气压回路图）
3.2 无气压排尘型的注意事项
3.2.1 切削加工中不需要进行气压排尘，仅在工件搬入搬出及夹紧放松动作时需要进行气压排尘，清除切屑及杂物。
3.1.2 请在气压排尘OFF时进行到位确认。气压排尘开关阀请选择在气压排尘OFF时与大气相通的阀（发生误夹紧时可作为到位确认空气的排气通道）
3.3 气压排尘型的注意事项
3.1.1 在工件搬入搬出及夹紧放松动作时需要进行气压排尘。如果加工时卡爪处有切屑（夹紧孔为通孔），则在加工中也应继续进行气压排尘。
参考文献：
[1]邓文英，金属工艺学[J].下册（第三版）.2017（06）.
[2]陈宏钧，实用机械加工工艺手册[J].第4版.2016（09）.