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薄壁零件加工車床夾具設(shè)計(jì)
2024-8-21  來源： 鄭州科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院   作者：張莉
 
     摘要：薄壁零件外圓加工時(shí)，由于剛度差，容易造成零件變形。為克服上述問題，設(shè)計(jì)了一種適用于薄壁空心圓柱零件的車床夾具。夾具的安裝體一側(cè)中部開設(shè)有安裝孔，安裝孔的表面設(shè)置有主夾持機(jī)構(gòu)，內(nèi)底部設(shè)置有副夾持機(jī)構(gòu)。主夾持機(jī)構(gòu)能夠在夾持零件外圓的同時(shí)增加與薄壁零件的接觸面積，副夾持機(jī)構(gòu)能夠從內(nèi)弧夾持零件，達(dá)到內(nèi)外一起夾持的效果；夾具采用氣缸提供動(dòng)力，可以獲得穩(wěn)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(shí)的剛度，提高零件的加工精度。
  
     關(guān)鍵詞：薄壁零件；車床夾具；設(shè)計(jì)

    ０ 引言
  
    數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床，也是目前國內(nèi)使用量最大、覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。零件外圓加工是對(duì)零件外表面進(jìn)行切削加工，是車床最基本的切削加工之一。對(duì)于普通的零件車床夾具可直接進(jìn)行夾持，而對(duì)于薄壁零件外圓加工時(shí)，車床夾具接觸面積較小，容易使薄壁零件產(chǎn)生形變。為克服上述缺陷，設(shè)計(jì)了一種用于薄壁零件加工外圓的車床夾具 。
  
    １、車床夾具總體結(jié)構(gòu)
  
    設(shè)計(jì)的薄壁零件加工外圓的車床夾具如圖１和２所示 。安裝體１的一側(cè)中部開設(shè)有安裝孔３，安裝孔的表面設(shè)置有主夾持機(jī)構(gòu)，內(nèi)底部設(shè)置有副夾持機(jī)構(gòu)。主夾持機(jī)構(gòu)包括主塊６、移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和氣缸控制機(jī)構(gòu)。安裝體１的外表面開設(shè)有開口滑道５，開口滑道的內(nèi)頂部設(shè)置有氣缸控制機(jī)構(gòu)４，氣缸控制機(jī)構(gòu)的伸出端設(shè)置有主塊６，它與開口滑道的表面滑動(dòng)連接。移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括側(cè)向伸出機(jī)構(gòu)和底部伸出機(jī)構(gòu)，側(cè)向伸出機(jī)構(gòu)包括延伸塊２、內(nèi)部齒輪１２、行走齒輪１３和行走齒道１４；底部伸出機(jī)構(gòu)包括底部齒道８、旋轉(zhuǎn)齒輪９和伸出條１８。副夾持機(jī)構(gòu)包括伸出機(jī) 構(gòu)和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，伸出機(jī)構(gòu)包括底槽１７、豎直條７、電動(dòng)推桿１５和升降架１６；滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底部滑道１０和側(cè)向滑道１１。


１－安裝體；２－延伸塊；３－安裝孔；４－氣缸控制機(jī)構(gòu)；５－開口滑道；６－主塊；７－豎直條；８－底部齒道；９－旋轉(zhuǎn)齒輪；１０－底部滑道；１１－側(cè)向滑道
圖１ 車床夾具結(jié)構(gòu)示意圖
 
 

１２－內(nèi)部齒輪；１３－行走齒輪；１４－行走齒道；１５－電動(dòng)推桿；１６－升降架；１７－底槽；１８－伸出條；１９－卡條
圖２ 安裝體中部剖視圖


  
    ２、夾具設(shè)計(jì)及工作原理
  
    本夾具設(shè)計(jì)方案是針對(duì)空心圓柱零件外圓表面加工的。安裝體１固定在機(jī)床的軸承上，可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。安裝孔３的設(shè)置就是為了針對(duì)類似空心圓柱零件的，主夾持機(jī)構(gòu)的作用是夾持零件的外壁，且主夾持機(jī)構(gòu)是通過氣缸進(jìn)行控制的［７］，三個(gè)氣缸控制機(jī)構(gòu)是同步控制的，而方案中的三組電動(dòng)推桿（圖２零件１５）也是同步控制的。從圖２可以看出，利用主塊的移動(dòng)帶動(dòng)行走齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樾凶啐X道是設(shè)置在開口滑道上的，所以當(dāng)主塊移動(dòng)時(shí)行走齒輪就會(huì)旋轉(zhuǎn)，行走齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)部齒輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部齒輪旋轉(zhuǎn)使延伸塊伸出，達(dá)到增加接觸點(diǎn)的效果，而且在主塊移動(dòng)時(shí)還能在底部齒道的帶動(dòng)下使旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)齒輪由中部一個(gè)小齒輪、兩側(cè)兩個(gè)大齒輪組成，三個(gè)齒輪一體設(shè)置組成旋轉(zhuǎn)齒輪，旋轉(zhuǎn)齒輪的兩側(cè)大齒輪嚙合底部齒道，而中部小齒輪嚙合伸出條，伸出條伸出帶動(dòng)卡條伸出，卡條和工件直接接觸，作用是當(dāng)零件外部具有凹槽時(shí)可以卡住凹槽，達(dá)到零件防脫的效果。本方案延伸塊、內(nèi)部齒輪、行走齒輪、旋轉(zhuǎn)齒輪和伸出條在主塊上都設(shè)置有對(duì)應(yīng)的槽，側(cè)向伸出機(jī)構(gòu)的行走齒道１４固定設(shè)置于開口滑道５的內(nèi)底部，行走齒道１４的表面嚙合有行走齒輪１３，行走齒輪１３的表面嚙合有內(nèi)部齒輪１２，內(nèi)部齒輪１２的一側(cè)嚙合有延伸塊２；底部伸出機(jī)構(gòu)的底部齒道８設(shè)置于主塊６的下表面，旋轉(zhuǎn)齒輪９設(shè)置在安裝體１的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)齒輪９的兩側(cè)嚙合有底部齒道８，旋轉(zhuǎn)齒輪９的中部嚙合有伸出條１８，伸出條１８的 一側(cè)滑動(dòng)連接有卡條１９，伸出條１８和卡條１９之間設(shè)置有彈簧。
  
    安裝孔３的內(nèi)底部設(shè)置有副夾持機(jī)構(gòu)，伸出機(jī)構(gòu)的底槽１７開設(shè)于安裝孔３的上表面，電動(dòng)推桿１５的作用就是帶動(dòng)豎直條７伸出，而且豎直條在伸出時(shí)先豎直向上移動(dòng)，然后斜向上移動(dòng)，達(dá)到支撐零件內(nèi)弧的效果，并且能夠增加豎直條伸出的長度，也就是增大與零件內(nèi)弧的接觸面積；底部滑道的作用是使豎直條可以在升降架上滑動(dòng)，而側(cè)向滑道的作用是為了方便豎直條先豎直升降再斜向上移動(dòng)。升降架固定設(shè)置在電動(dòng)推桿的輸出端上，電動(dòng)推桿１５固定設(shè)置于底槽１７的內(nèi)頂部，電動(dòng)推桿１５的伸出端設(shè)置有升降架１６；滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)向滑道１１設(shè)置于底槽１７的側(cè)壁，底部滑道１０開設(shè)于升降架１６的上表面，豎直條７的兩側(cè)均固定設(shè)置有可用于側(cè)向滑道１１滑動(dòng)的滑塊，豎直條７的下表面固定設(shè)置有可用于底部滑道１０滑動(dòng)的底部滑塊。

    ３、夾具使用步驟
  
     該用于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，先固定零件的外弧面，然后控制電動(dòng)推桿使豎直條固定零件的內(nèi)弧面，達(dá)到多點(diǎn)支撐零件的效果。
  
   （２）主塊夾持放置在安裝孔上的零件，在氣缸控制機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下向安裝孔圓心移動(dòng)，并且在夾持零件的同時(shí)控制行走齒輪和旋轉(zhuǎn)齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
 
   （３）行走齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)部齒輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部齒輪旋轉(zhuǎn)使延伸塊伸出，達(dá)到增加夾持點(diǎn)的效果，從而最終穩(wěn)定夾持薄壁零件。

    ４、總結(jié)
  
    該夾具能夠在夾持零件的同時(shí)增加與薄壁零件的接觸面積，對(duì)于內(nèi)部具有空間的零件，能夠從內(nèi)部進(jìn)行夾持固定，并且在內(nèi)部夾持時(shí)增加與薄壁的接觸面積，達(dá)到內(nèi)、外一起夾持的效果，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(chǎn)生形變。在零件外表面具有凹槽時(shí)卡條能夠卡在凹槽上，防止零件脫離。該夾具可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)外徑不同、長度各異的常見不同薄壁類零件的裝夾，不僅適用于大批量薄壁零件的加工，而且適用于中小批量單件零件的加工。


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