線接觸式三維定點(diǎn)夾具設(shè)計(jì)

（陜西科技大學(xué)，陜西 710021）

0 引言

隨著機(jī)械加工行業(yè)的升級，智能化與自動(dòng)化的加工手段逐漸成為新的趨勢。在制造裝配領(lǐng)域，機(jī)械手臂及空間機(jī)器人等空間多點(diǎn)制造裝配技術(shù)[1]的普及必然會對相關(guān)的精密夾具提出更高的要求，而且大量的加工操作需要裝夾，夾具設(shè)計(jì)在制造系統(tǒng)中就顯得非常重要，它直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和制造成本[2]，實(shí)現(xiàn)不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的加持、測量和定位對于空間化的多點(diǎn)加工裝配具有重要意義。以印刷業(yè)中夾具為例，圖1和圖2為東莞永發(fā)印務(wù)有限公司的復(fù)卷機(jī)的氣壓擴(kuò)充夾具，其存在造價(jià)昂貴、維修不便及氣壓密封要求高等缺點(diǎn)?，F(xiàn)有的制造裝配機(jī)械手臂部分受限于夾具的設(shè)計(jì)而只能對構(gòu)件實(shí)行局部加工，后作業(yè)線通過增設(shè)傳送線及調(diào)整機(jī)構(gòu)的方式而進(jìn)行次級加工?，F(xiàn)存方式無疑會增加機(jī)械系統(tǒng)的作業(yè)流程，增加流轉(zhuǎn)時(shí)間而降低效率。通過空間三維定點(diǎn)夾具的設(shè)計(jì)對簡化流程和多級高效制造裝配有重要的意義。

圖1 南煙復(fù)卷機(jī)臺

1 線接觸式三維定點(diǎn)夾具設(shè)計(jì)[3]

面對不規(guī)則的夾持加工要求，設(shè)計(jì)如圖3的三維定點(diǎn)的夾具裝置[4～6]。其主要由中軸、連接座、中心滑件、滑桿、滑塊和定位塊等組成。在保證滿足制造裝配加工面與空間的前提下，為了增大夾持力度[9]該裝置采用多桿先接觸的夾持方式，可有效增大與夾持物的接觸面積[7～9]而增大夾持緊度安全性和可靠性。

圖2 氣壓擴(kuò)充夾具

圖3 三維定點(diǎn)夾具

圖4 中軸結(jié)構(gòu)Creo2.0圖

具體使用中，將連接座連接于相應(yīng)的固定端或者轉(zhuǎn)軸上，可實(shí)現(xiàn)夾具在連接端的固定和旋轉(zhuǎn)。然后以中軸為z軸進(jìn)行前后的定位，具體為中心滑件在為與具有刻度的中軸上一點(diǎn)為z軸上的坐標(biāo)位置的一級定位，中軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)如圖4所示。后通過連接于中心滑件的兩根滑桿及上的滑塊實(shí)現(xiàn)對于x軸上位置的選定，接著通過縱向的兩根滑桿及上的滑塊實(shí)現(xiàn)對于y軸上位置的選定，最后通過z軸上的四根滑桿及其上的定位塊分別對于不規(guī)則構(gòu)件進(jìn)行加持或擴(kuò)充。為節(jié)省制造加工該夾具的成本，對于相應(yīng)的滑桿與滑塊采用統(tǒng)一樣式與標(biāo)準(zhǔn)[10]。對于桿與滑塊的連接均采用螺栓定點(diǎn)摩擦固定。圖5是對于短管構(gòu)件的靈活?yuàn)A持示意圖。

2 結(jié)束語

本裝置的目的在于提供了一種新的定位夾撐裝置，利用各滑桿件與滑動(dòng)件的配合滑動(dòng)定位，可實(shí)現(xiàn)在三維空間內(nèi)的自由滑動(dòng)定位并配合定位件實(shí)現(xiàn)對被作用物的線接觸良好夾撐。其結(jié)構(gòu)具有受力均勻、維修成本低、結(jié)構(gòu)緊湊，自由度高、控制穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

圖5 夾具夾持示意圖

[1]梁炳文.機(jī)械加工工藝與竅門精選[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[2]蔡瑾,段國林,姚濤,許紅靜.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)回顧與發(fā)展趨勢綜述[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2010,27(2):1-6.

[3]李慶壽.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1983.

[4]徐國寶,徐志剛,楊紅亮,石卓棟.基于四連桿結(jié)構(gòu)的兼容型氣囊式夾具[J].包裝工程,2017,38(5):141-145.

[5]吳玉光,高曙明,陳子辰.組合夾具設(shè)計(jì)的幾何原理[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2002,38(1):117-122.

[6]孫曉斌,楊海成,李原.基于特征的夾具設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)(西安),2000,19(3):494-495.

[7]劉筱霞,楊冠波,董順蘭.基于Pro/E在包裝機(jī)械夾抱裝置改進(jìn)中的應(yīng)用[J].包裝工程,2009,30(1):73-74.

[8]張功學(xué).材料力學(xué)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2010.

[9]高博.Case-based retrieval approach for machining fixture design utilizingontology[J].Journal of Beijing Institute of Technology,2014,23(3):352-357.

[10]賈建華,范建蓓.柔性夾具在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用與展望[J].機(jī)電工程,2005,22(12):53-55.