一種新型夾具設(shè)計(jì)

許玲瓏，王家珂，李洪強(qiáng)

(揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

0 引言

薄壁圓柱型零件是機(jī)械制造中使用最為廣泛的一種零件,由于其具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)過(guò)程中，但是由于自身內(nèi)外直徑差小,強(qiáng)度較低且剛性較差，在切削加工的過(guò)程中,如果卡盤(pán)上的夾緊力過(guò)大時(shí),會(huì)使得薄壁圓柱零件產(chǎn)生變形,造成零件的圓度誤差,從而使得其形狀精度受到影響；如果卡盤(pán)夾緊力過(guò)小,在切削力的作用下,其加工過(guò)程中容易產(chǎn)生振動(dòng),從而影響零件的形狀精度和尺寸精度,尤其是在加工薄壁圓柱零件的內(nèi)孔時(shí),很難滿足其圖紙要求。在薄壁類零件內(nèi)孔加工的過(guò)程中,傳統(tǒng)方法是采用扇形軟爪,通過(guò)增加裝夾接觸面積來(lái)夾緊零件；通過(guò)增加工藝?yán)邅?lái)提高強(qiáng)度,以減小加工過(guò)程中的變形。使用傳統(tǒng)方法加工時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)夾緊力不足或過(guò)大,影響加工質(zhì)量,提高了成本。因此本文設(shè)計(jì)出了一套經(jīng)濟(jì)適用且不影響加工質(zhì)量的專用夾具,大大提高了生產(chǎn)效率。

1 新型夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型夾具的設(shè)計(jì)目的是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)優(yōu)化從而使得加工效率大大提升。該新型夾具由金屬外圓錐體、金屬內(nèi)圓錐體、彈簧和內(nèi)六角螺栓等組成。金屬外圓錐體的外面有臺(tái)階和外圓錐，可方便圓柱薄壁工件的裝夾和定位，金屬外圓錐體內(nèi)部有臺(tái)階孔，大孔內(nèi)可裝彈簧，小孔加工有螺紋可與內(nèi)六角螺栓配合；金屬內(nèi)圓錐體的外部為圓柱體，內(nèi)部有臺(tái)階孔和內(nèi)圓錐，金屬內(nèi)圓錐體的外部加工有孔和縱向長(zhǎng)槽，內(nèi)六角螺栓通過(guò)金屬內(nèi)圓錐體的臺(tái)階孔端面帶動(dòng)金屬內(nèi)圓錐體與裝有彈簧的金屬外圓錐體的外圓錐配合，并通過(guò)螺紋小孔連接而形成一種新型夾具。

其中：①金屬內(nèi)圓錐體的外部加工有孔，孔至少6個(gè)，均勻布置在圓柱體一端，接近且不能連接端面;②金屬內(nèi)圓錐體的外部加工有縱向長(zhǎng)槽，縱向長(zhǎng)槽至少6個(gè)，均勻布置在圓柱體上，縱向長(zhǎng)槽一頭出端面、一頭連接到孔;③金屬內(nèi)圓錐體的內(nèi)圓錐角與金屬外圓錐體的外圓錐角相等。

本文設(shè)計(jì)的新型夾具結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造容易，成本低，通用性好，使用方便。使用新型夾具來(lái)加工圓柱薄壁工件，可大幅提高加工質(zhì)量和工作效率。

圖1為新型夾具的裝配圖，圖2為金屬內(nèi)圓錐體的左視圖，圖3為金屬內(nèi)圓錐體的主視圖。

1-金屬外圓錐體臺(tái)階右端面；2-圓柱薄壁工件；3-金屬內(nèi)圓錐體；4-金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長(zhǎng)槽；5-彈簧；6-內(nèi)六角螺栓；7-金屬內(nèi)圓錐體的外部圓柱體上均勻布置的孔；8-金屬內(nèi)圓錐體上大孔；9-金屬內(nèi)圓錐體上臺(tái)階孔右端面；10-金屬內(nèi)圓錐體上臺(tái)階孔左端面；11-金屬外圓錐體內(nèi)部臺(tái)階上的大孔；12-金屬外圓錐體上圓錐面；13-金屬外圓錐體上螺紋內(nèi)孔；14-金屬外圓錐體；15-金屬外圓錐體臺(tái)階左端面

4-金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長(zhǎng)槽；16-金屬內(nèi)圓錐體上圓錐面；17-金屬內(nèi)圓錐體上小孔 3-金屬內(nèi)圓錐體；4-金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長(zhǎng)槽；7-金屬內(nèi)圓錐體的外部圓柱體上均勻布置的孔

2 機(jī)床選擇與具體實(shí)施方式

該夾具設(shè)計(jì)中的主體部分由車床進(jìn)行加工，再利用鉆床、銑床、線切割機(jī)床和分度頭來(lái)輔助完成。

首先，使用車床在金屬圓柱上加工出金屬外圓錐體14，其中包括金屬外圓錐體臺(tái)階右端面1、金屬外圓錐體臺(tái)階左端面15、金屬外圓錐體上圓錐面12、金屬外圓錐體上螺紋內(nèi)孔13、金屬外圓錐體內(nèi)部臺(tái)階上的大孔11。

其次，再利用車床在金屬圓柱上加工出金屬內(nèi)圓錐體3，包括金屬內(nèi)圓錐體上大孔8、金屬內(nèi)圓錐體上小孔17、金屬內(nèi)圓錐體上圓錐面16、金屬內(nèi)圓錐體上臺(tái)階孔右端面9、金屬內(nèi)圓錐體上臺(tái)階孔左端面10。

最后，用鉆床和分度頭在金屬內(nèi)圓錐體3上加工出金屬內(nèi)圓錐體的外部圓柱體上均勻布置的孔7，再利用銑床或線切割機(jī)床在金屬內(nèi)圓錐體3上加工出金屬內(nèi)圓錐體上均勻布置的縱向長(zhǎng)槽4。

使用時(shí)，先以金屬外圓錐體臺(tái)階左端面15定位，夾緊金屬外圓錐體14。在金屬外圓錐體內(nèi)部臺(tái)階上的大孔11內(nèi)部放入彈簧5，將內(nèi)六角螺栓6穿過(guò)金屬內(nèi)圓錐體上小孔17，與金屬外圓錐體上螺紋內(nèi)孔13連接，將圓柱薄壁工件2以金屬外圓錐體臺(tái)階右端面1為定位基準(zhǔn)，套在金屬內(nèi)圓錐體3上，旋緊與螺紋內(nèi)孔13配合的內(nèi)六角螺栓6并擠壓金屬內(nèi)圓錐體上臺(tái)階孔右端面9，帶動(dòng)金屬外圓錐體14向右移動(dòng)，使加工有均勻布置的孔7和均勻布置的縱向長(zhǎng)槽4的金屬內(nèi)圓錐體3沿徑向方向移動(dòng)，將金屬內(nèi)圓錐體上圓錐面16與金屬外圓錐體上圓錐面12配合，向外分開(kāi)漲緊圓柱薄壁工件2，旋松與螺紋內(nèi)孔13配合的內(nèi)六角螺栓6，使放在金屬外圓錐體臺(tái)階大孔11內(nèi)部的彈簧5頂住金屬內(nèi)圓錐體上臺(tái)階孔左端面10，使金屬內(nèi)圓錐體3恢復(fù)原狀，松開(kāi)圓柱薄壁工件2。

3 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)解決了切削加工過(guò)程中由于卡盤(pán)夾緊力過(guò)大或過(guò)小時(shí)，零件產(chǎn)生的變形或無(wú)法夾緊造成的零件圓度誤差問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)的新型夾具，結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造容易，成本低、通用性好，使用方便。使用新型夾具來(lái)加工圓柱薄壁工件，可大幅提高零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。