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薄壁零件加工車床夾具設計

2024-8-21 來源：鄭州科（kē）技學院機械工程學院作者：張莉（lì）

摘要：薄（báo）壁零件外圓加工時，由於剛度差，容（róng）易造成零件變（biàn）形。為克服上述問題，設計了一種適用於薄壁（bì）空心圓柱零件的車床夾具。夾具（jù）的安裝體一側中部開設有安裝孔，安裝孔的表麵設置有主夾持機構，內（nèi）底部設置有副夾持機構。主夾持機構能夠在夾持零件外圓的同時增加與薄壁零件的接觸麵積，副夾持機構能夠從內弧夾持零件，達到內外一起夾持的效果；夾（jiá）具采用氣缸提供動力，可以獲得穩定的夾持效果。利用該夾具能夠有效地增加薄壁零件加工時的剛度，提高零件的加工精度。

關鍵詞：薄壁零件；車床夾具；設計

０引言

數控車床是一種（zhǒng）高精度、高效率（lǜ）的自動化機床，也是目前國內使用量最大、覆蓋麵最廣的一種數控（kòng）機（jī）床。零件外圓加工是對零件外表麵進行切削加工，是車（chē）床最基本的切削加工（gōng）之一。對（duì）於普通的零件（jiàn）車床夾具可直接進行夾持，而（ér）對於薄壁零件（jiàn）外（wài）圓加工時，車（chē）床夾具接觸麵積較小，容易使薄壁零件產生形變。為克服上述缺陷，設計了一種用於（yú）薄壁零件加工外圓的（de）車床夾具。

１、車床夾具總體結構

設（shè）計的薄壁零件加工（gōng）外圓的車（chē）床夾具如圖１和２所示。安裝體１的一側中部（bù）開（kāi）設有安裝孔３，安裝孔的表麵設置有主夾持機構，內底部（bù）設置有副夾持機構。主夾持（chí）機（jī）構包括主塊６、移動控製機構（gòu）和（hé）氣缸控製機構。安裝體１的外表麵開設有開口（kǒu）滑道５，開口滑道的內頂部設置有（yǒu）氣（qì）缸控製機構４，氣缸（gāng）控製機構的伸出端設置有主塊６，它與開口滑（huá）道的表麵滑動（dòng）連接（jiē）。移（yí）動控製機（jī）構包括側向伸出機構和底部（bù）伸出機構，側向伸出機構包括延伸（shēn）塊２、內部齒輪１２、行走齒輪１３和行走齒道（dào）１４；底部（bù）伸出機構包括底部齒道８、旋轉齒（chǐ）輪９和伸（shēn）出條１８。副夾持機構包括伸出機構和滑動機構，伸出機構包括底槽１７、豎直條７、電動推杆１５和升降架１６；滑動機構包（bāo）括底部滑（huá）道１０和（hé）側向滑道１１。

１－安裝（zhuāng）體（tǐ）；２－延伸塊；３－安裝孔；４－氣缸控製機構；５－開口滑道（dào）；６－主塊（kuài）；７－豎直條；８－底部齒道；９－旋轉齒輪；１０－底部滑道（dào）；１１－側向滑道

圖１車床夾具結構示意圖

１２－內（nèi）部齒輪；１３－行走齒輪；１４－行（háng）走齒道；１５－電動推杆；１６－升降架；１７－底槽；１８－伸出條；１９－卡條

圖（tú）２安裝體（tǐ）中部剖視圖

２、夾具設計（jì）及工作原理

本夾具設計方案是針對空心圓柱零件外圓表麵加工的。安裝體１固定在機床的軸承上，可以進行旋轉。安裝孔３的設置就是為了（le）針對類似空心圓柱零件的，主夾持機構（gòu）的作用是夾持零件（jiàn）的（de）外（wài）壁，且主夾持機構是通過氣缸進行控製的［７］，三個氣缸控製機構是同（tóng）步控製的，而方案中的三組（zǔ）電動推杆（gǎn）（圖（tú）２零件１５）也是同步控製（zhì）的（de）。從圖２可以看出，利用主塊（kuài）的移動帶動（dòng）行（háng）走齒輪進行旋（xuán）轉，因為行走（zǒu）齒道是設置在開口滑（huá）道上的，所以當主塊移動時行走齒（chǐ）輪就會旋轉（zhuǎn），行走齒輪旋（xuán）轉帶動內部齒輪旋轉，內部齒輪旋轉使延伸塊伸出，達到增加接觸點的效果，而且（qiě）在主塊移動時還能在底（dǐ）部齒道的帶動下使旋（xuán）轉齒（chǐ）輪旋轉，旋轉齒輪由中部一個小齒輪、兩側兩個大齒輪組（zǔ）成，三（sān）個齒輪一體（tǐ）設置組成旋轉（zhuǎn）齒輪，旋（xuán）轉（zhuǎn）齒輪的兩側大齒輪齧合底部齒道，而（ér）中部小齒輪齧合伸出條，伸出條伸出帶動（dòng）卡條伸出，卡條和工件直（zhí）接接（jiē）觸，作用是當零件外部具有凹槽時可以卡住凹槽，達到（dào）零件防脫的效果。本方案延伸塊、內部齒輪、行走齒輪、旋轉齒輪和伸出條在主塊上都設置有對（duì）應的槽，側向伸（shēn）出機構的行（háng）走齒道１４固（gù）定設置（zhì）於開（kāi）口（kǒu）滑道５的內底部，行走齒道１４的表麵齧合有行走齒輪１３，行走齒輪（lún）１３的表麵齧合有（yǒu）內部（bù）齒輪１２，內部齒輪１２的一側齧合有延伸塊（kuài）２；底部伸（shēn）出機構的底部齒道８設置於主塊（kuài）６的（de）下表麵，旋轉齒輪９設置在安裝體１的內部，旋轉齒輪９的兩側齧合有底（dǐ）部齒（chǐ）道８，旋轉齒輪９的（de）中部齧合有伸出條１８，伸出條１８的一側滑動連接（jiē）有卡條１９，伸出條１８和卡條１９之間設置有彈簧。

安裝孔３的內底部設置（zhì）有副夾持機構，伸出機構（gòu）的底槽１７開設於安裝孔３的上表麵，電動推杆１５的作用就是帶動豎直條７伸出，而且豎直條在伸出時先豎直向上移動，然後斜向上移動，達到支撐零件內弧（hú）的效果，並且能夠（gòu）增加豎直條伸出的長度，也就是增大與零件內（nèi）弧的接觸麵積；底部滑道的作用是使豎（shù）直條可以在升降（jiàng）架上（shàng）滑動，而側向滑道的作用是為了方便豎直條先豎（shù）直（zhí）升降（jiàng）再斜向上移（yí）動。升降架（jià）固定設置在電（diàn）動推（tuī）杆（gǎn）的輸（shū）出端上，電動推（tuī）杆１５固定設置於底槽１７的內頂部，電動推杆（gǎn）１５的伸出端設置有升降架１６；滑動機構的側向滑（huá）道１１設置於底槽１７的側壁，底部滑道１０開設於升降架１６的上表（biǎo）麵，豎直條７的兩側均固定設置有可用於側向滑道１１滑動（dòng）的滑塊，豎直條７的下表麵固定設置有可用於（yú）底部滑道１０滑動的底部滑塊。

３、夾具使用步（bù）驟（zhòu）

該用（yòng）於薄壁零件加工外圓的車床夾具，使用步驟如下［８］：

（１）將零件放入到安裝孔（kǒng），先固定零件的外弧麵（miàn），然後（hòu）控製電動推杆使豎直條固定零件的內（nèi）弧麵，達到多點支撐零件的（de）效果。

（２）主塊夾持放置在（zài）安（ān）裝孔上的零件，在氣缸控製機構的（de）帶動下（xià）向安裝孔圓心移動（dòng），並且在夾持（chí）零件的同時控製行走齒輪（lún）和旋（xuán）轉齒輪進行旋轉。

（３）行走（zǒu）齒輪旋轉帶動內部齒輪旋轉，內部（bù）齒輪旋轉使延伸塊伸出，達到增加夾持點的效果，從而（ér）最終穩定夾持薄壁零件。

４、總（zǒng）結

該夾具能夠在夾持零件的（de）同時增加與薄壁零件的接觸麵積，對（duì）於內部具有空間的零件，能夠（gòu）從內部進行夾（jiá）持固定，並且在內（nèi）部夾持時增加與薄壁的接觸麵積，達到內、外一起夾持的（de）效果，也避免了零件外部夾持時（shí）夾持力度過大造成零件外部產生形變（biàn）。在零件外表（biǎo）麵具有（yǒu）凹槽時卡條（tiáo）能夠卡在凹槽上，防止零件脫離。該夾具可以實現（xiàn）對內外徑（jìng）不同、長度各（gè）異的常見不同薄壁類零件的裝夾，不僅適用於（yú）大批量薄壁零件的（de）加工，而且適用於中小批量單件（jiàn）零件的加工。

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