液性塑料夾具在加工薄壁、高精度零件方面具有獨特的優勢，能夠減輕勞動強度，提高勞動生產率。

以下先對液性塑料夾具優點、液性塑料配方、壓注過程以及液性塑料夾具設計注意事項等做了詳細敘述，為想要設計液性塑料夾具的人員提供了基本參考資料，之后介紹了兩個設計應用的案例，為同類零件的加工提供了新的思路。

一、液性塑料夾具基本設計思路

1．什么是液性塑料夾具

液性塑料夾具是利用液性塑料的不可壓縮性，將壓力均勻地傳給薄壁套筒，并通過套筒的變形來定位和夾緊工件。可應用于磨、車、銑、鉆、鏜、齒輪加工（滾齒、插齒、刨齒）、蝸輪加工等。機械加工工序中還可應用于檢驗和工具制造。使液性塑料產生壓力的來源有：手動、氣壓及液壓。在某些場合下。液性塑料產生的壓力主要起定位作用，而壓緊工件是采用氣壓或液壓。

2．液性塑料夾具的優點

（1）定心精度高：液性塑料夾具與被加工零件是圓柱面接觸．接觸面可達整個薄壁長度的80％，定位誤差小。加工精度高，可以保證被加工表面的同軸度在0．002－0．003 mm以內。

（2）提高生產率：使用液性塑料夾具，不需耍用百分表找正工件，操作方便，輔助時間可降低80％左右。塑料夾具夾緊工件是沿圓柱表面均勻接觸，零件基準面不會因壓夾而損壞．從而減少了廢品。

（3）夾具結構簡單，降低制造成本，塑料夾具與彈簧夾頭比較，更容易制造。制造成本比普通夾具平均可降低20％一30％左右。

3．液性塑料的配制和壓注過程

液性塑料的配方有聚氯乙烯樹脂、磷苯二甲酸二丁脂、硬脂酸鈣、真空油（或透平油）。

配制時先將磷苯二甲酸二丁脂和真空油混合并攪拌均勻，再將聚氯乙烯樹脂與硬脂酸鈣拌合。最后將上述兩種混合物均勻混合在一起，并把它放置一天，使聚氯乙烯樹脂在增塑劑中充分膨脹和擴散。熔化塑料在壓注裝置里進行。將配好的混合物放入加熱爐中，用電爐緩慢加熱，并不斷攪拌。開始時塑料為白色液體，在逐漸加熱過程中變成漿糊狀，最后為透明的半液體，能拉長絲。此時保溫10－30min，使氣泡上浮后進行壓注。在壓注前須將夾具體預熱到130℃～140℃。從而使塑料在夾具內腔緩慢冷卻，不使形成氣泡。

注意：塑料熔化時，會分解出有害氣體，所以室內必須有良好的通風，或者在專門的通氣柜中進行。攪拌時應用鐵棒，緩慢而均勻地攪拌，否則會產生氣泡。

4．薄壁套筒的設計

塑料管道內允許壓力不能過大，一般最大不超過30Mpa，壓力過大時塑料可能滲漏，或將薄壁套筒脹裂。因此，用于定心兼夾緊工件時，工件的定位面精度要高；用于多位夾緊工件時，工件耍小。同時，薄壁脹量又與套筒的直徑有關，套筒直徑愈大，在相同的液性塑料壓力下愈易脹開。

5．注意事項

（1）工件較長時，如果采用單階段型式薄壁套筒，會形成腰鼓形，工件夾緊不穩定。改成如圖4的雙階段型式，即可彌補這一缺點。

（2）管道的澆口位置應高于共他部位，以便利用塑料的重量下流到各處。

（3）多位液性塑料夾具的設計，應盡量避免塑料直接承受切削力，工件安放位置應盡量靠近，以縮短機動時間和管道長度。

（4）防止液性塑料的滲漏：液性塑料的滲漏是不可忽視的。應正確地選擇液性塑料的配方、滑柱長度、滑柱和孔的配合間隙。同時，可以采用迷宮密封、鋼球密封、錐孔密封裝置（如圖5）和加橡膠墊圈等結構如果在使用過程中，液性塑料已滲漏使夾具失靈時，只要用塑料粒填入內腔，即可使用。若泄露特別嚴重，則需要更換滑柱。

二、在孔精確定位中的應用

1．待加工零件

在許多零件的加工中為了達到孔與孔之間很高的位置精度，常常需要對已加工的孔進行精確定位。如在加工連桿銅套孔（如圖6）時，為了保證位置尺寸則需要對已加工好的孔進行精確定位。采用一般錐面擠脹的方法進行定位裝夾存在一個缺陷：將工件從夾具上取下來將花費很多輔助時間，生產效率低。針對這個問題，對夾具進行了改進，采用液性塑料夾具，使生產效率有了很大的提高。

2．夾具的改進

采用液性塑料夾具，改進后的夾具結構如圖7所示。芯軸6通過螺紋聯結固定在夾具體1上，而薄皮外套3通過過盈配合固定在芯軸6上。芯軸6直徑為24mm，軸向有一個長60mm、直徑12mm孔，前端是長30mm、M16的螺孔，縱向有兩個直徑為8mm的通孔，這兩個縱向孔與軸向孔相通；薄皮外套3材料為彈簧鋼，厚度為0．5mm，并經過淬火處理，外圓直徑為φ430 －0．1mm，與連桿大孔的間隙保證在0．05－0．1mm。活塞5與芯軸6采用小間隙配合，雙邊間隙為0．01－0．02mm；芯軸6與薄皮外套3采用加熱過盈配合。芯軸孔和薄皮外套內腔填充液性塑料2，液性塑料2是自行配制的化學制品。先將液性塑料2加熱至100℃以上，此時其黏度很低，流動性很好，可以很快充滿芯軸孔和薄皮外套內腔。

3．操作方法

裝夾時首先將工件大端套在薄皮外套3上，小端用定位銷8定位，然后將擠壓螺釘4擰緊，這樣液性塑料2在擠壓螺釘4的作用下將會產生很大的壓力，薄皮外套3在壓力的作用下向四周脹開，將工件7夾緊定位，最后擰緊固緊螺釘9拔出定位銷8。加工結束后，首先松開擠壓螺釘4，由于沒有擠壓螺釘4的擠壓作用，液性塑料2的壓力將會消失，薄皮外套3將恢復到自由狀態，回到原來的尺寸。

4．應用結果

采用液性塑料夾具進行連桿孔的加工，所有工件經檢測位置尺寸都符合要求，并且生產效率有了很大的提高，由10件／h提高到30件／h，這為工件的大批量生產提供了保證，也為同類零件的加工提供了新的思路。

三、在航空發動機精密件加工中的應用

航空發動機精密件小巧薄壁，工作表面為內孔或者外圓，要求較高的尺寸精度和同軸度，其他加工表面對其都有技術要求。實現精密件的高精度、高效率和高可靠性的切削加工一直是航空制造業面臨的一個重要課題。

1．加工要求

圖8為航空發動機的薄壁殼體，壁厚僅有4毫米，內孔為工藝基準，外圓對內孔的同軸度要求達到0．005毫米，加工難度大，外圓采用先粗車、再精車，最終進行磨加工的工藝路線。加工過程中必須使用專用夾具，而且要求夾緊力均勻。

以往采用鋼性芯軸以孔定位，夾緊兩端面磨削外圓，同軸度超差，廢品率在60％～70％以上。經過反復試驗研究，發現采用液性塑料漲緊夾具可以滿足零件加工要求。

2．液性塑料漲緊夾具結構設計

液性塑料漲緊夾具是根據液體在密閉容器里能均勻地向各個方向傳遞壓力和薄壁金屬彈性變形的原理設計的一種彈性心軸結構。夾具主要由底座1、主軸2、薄壁套筒3、螺栓6、柱塞13、液性塑料16等組成。具體結構見圖9。在薄壁套筒內腔與主軸孔內注滿液性塑料，液性塑料是半透明的凍膠物質，具有一定的彈性與機械強度，在壓力作用下塑料不滲漏，傳遞壓力良好。旋轉螺釘時通過柱塞擠壓液性塑料，使薄壁套筒產生彈性變形，從而漲緊工件。

3．液性塑料漲緊夾具工作原理

在夾具充滿液性塑料的狀態下，擰緊螺栓6，推動柱塞13運動，由于夾具處于密閉狀態，液性塑料又是不可壓縮的，壓力通過液性塑料均勻地傳導到套筒的內外壁，使內外壁產生彈性變形，外壁向外擴張，內壁向內收縮，螺釘擰入越多，塑料壓力越大，套筒徑向變形量也越大，套筒與工件之間的間隙逐漸減小而最后形成圓柱面接觸，使工件準確地定心。

4．薄壁套筒的設計

當塑料壓力一定時，套筒徑向變形量是與其壁厚成反比，同時為了保證套筒薄壁有足夠的強度和保持其幾何形狀的穩定性，在設計薄壁套筒時，必須慎重地選擇套筒的薄壁厚度。設計時需要考慮下列因素：

（1）夾具的工作條件：如工件基準面的幾何形狀（圓柱面長度與直徑之比），工件基準面的公差范圍，加工性質（磨、車、銑）和其他等等；

（2）套筒環狀槽內塑料壓力的大小；

（3）薄壁套筒材料的機械性能：材料的屈服點，抗拉強度和彈性模數等；

（4）薄壁套筒的剛性；

（5）夾具的密封性（如柱塞和柱塞孔的配合）

5．柱塞和滑柱結構設計

柱塞的材料選用聚四氟氯乙烯F－4，這種材料具有良好的耐磨和自潤滑性能，頭部使用帶內錐孔的結構，這樣可以利用聚四氟氯乙烯的彈性，在推進柱塞時，起到自動密封作用。柱塞13與螺6螺紋連接，柱塞頭部為半球形，可有效避免柱塞與孔干涉。

6．液性塑料漲緊夾具的優點

定心準確度高，不論工件以外圓為基準或以內孔為基準，也不論工件基準面直徑大小如何，都能使工件獲得很高的定心準確度；縮短生產周期及降低制造成本，塑料夾具是利用套筒的均勻變形來定位與夾緊的，所以工件的裝卸很迅速，能夠顯著地縮短輔助時間，從而提高勞動生產率及設備的利用率；液性塑料本身無腐蝕作用，因此長久不失性能。

結語

夾具的設計是一個精密的設計過程，需要平時的經驗積累。液性塑料夾具是夾具中的一種。它依靠液性塑料的彈性力固定工件，屬“軟接觸”，在薄壁、精密、大型殼體零件的加工中發揮了不可替代的作用。

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