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薄壁零件加（jiā）工（gōng）車床夾具設計

2024-8-21 來源：鄭州科技學院機械工程學院作者：張莉

摘要（yào）：薄壁零件外圓加工時，由於剛度（dù）差，容易造成零（líng）件變形。為克（kè）服上述問題（tí），設計了一種適用於薄壁空心圓柱零件的（de）車床夾具。夾具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，內底部設置有副夾持機構。主夾（jiá）持機構能夠在夾持零件外圓的同時（shí）增加與薄壁零件的接觸麵積，副夾持機構（gòu）能夠從內弧夾持零件，達到內外一起夾持的效果；夾具（jù）采用氣缸提供（gòng）動力，可（kě）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（de）剛度（dù），提高零件的加工精度。

關鍵詞：薄壁零件；車床（chuáng）夾具；設計（jì）

０引言

數控車床是一種高精度、高效率的自動化機床，也是目前國內使用量最大、覆蓋麵最廣的一種數控機床。零件外圓加工是（shì）對零件外表麵進行切削加（jiā）工（gōng），是車床最基本的切削（xuē）加工之一。對於普通的零件車床夾具可直接（jiē）進行夾持，而對（duì）於薄壁零件外圓加工時，車床夾具接（jiē）觸麵積較（jiào）小，容易使薄壁（bì）零（líng）件產生（shēng）形變。為（wéi）克服上述缺陷，設計了一種用於薄壁零件加工外（wài）圓的（de）車床夾具。

１、車床夾具總（zǒng）體結構

設計的薄壁零（líng）件加工外（wài）圓的車（chē）床（chuáng）夾具如圖１和２所示。安裝體１的一側中部開設有安裝孔３，安裝孔的表麵設置有主夾持機構，內底部設置有副夾持機構。主夾（jiá）持機構包（bāo）括主（zhǔ）塊（kuài）６、移動控製（zhì）機構和氣缸控製機構。安裝體１的外表麵開設有開口滑道（dào）５，開（kāi）口滑道的內頂部設置有氣缸控製機（jī）構４，氣（qì）缸控製機構的伸出端設置有主塊６，它與開口滑道（dào）的（de）表麵（miàn）滑動連接。移動控製機構包括側向伸出機構（gòu）和底部伸出機構，側向伸出（chū）機構包括延（yán）伸塊２、內部齒輪１２、行走齒輪１３和行走齒道１４；底部伸出機構包括底部齒（chǐ）道８、旋轉齒輪９和伸出條１８。副夾持機構包括伸出機構和滑動機構，伸（shēn）出（chū）機構包括底槽（cáo）１７、豎直條７、電動推（tuī）杆１５和升降架（jià）１６；滑動機構包括底部滑道１０和側向滑道１１。

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

圖１車床夾具結構示意圖

１２－內部齒輪（lún）；１３－行走齒輪；１４－行走齒道；１５－電動（dòng）推杆；１６－升降架；１７－底槽；１８－伸出條（tiáo）；１９－卡條

圖（tú）２安裝（zhuāng）體中部剖視（shì）圖（tú）

２、夾具設（shè）計及工作原（yuán）理

本夾（jiá）具設計方（fāng）案是針對空心圓（yuán）柱零件外（wài）圓表麵加（jiā）工的。安裝體１固定（dìng）在機床的軸承上，可以進行旋轉。安裝（zhuāng）孔３的（de）設置就是為了針對類似空心圓柱零件的，主夾持（chí）機構的作（zuò）用是夾持零件的外壁，且主夾持機構是通過氣缸進行控製的［７］，三個氣缸控（kòng）製機構是同步控製的，而方案中的三組電動推杆（圖２零件１５）也是同步控製的。從圖２可以看出，利用主塊的移動帶動行走齒輪進行旋轉，因為行走齒道是設置（zhì）在開口滑道上（shàng）的（de），所以當主塊移動時行走齒輪就會旋轉，行走齒（chǐ）輪旋轉帶動內部（bù）齒輪旋轉，內部齒輪旋轉使延（yán）伸塊伸出，達到增加接觸點的效果，而且在主塊移動時還能在底部齒道的帶動（dòng）下使旋轉齒輪旋轉，旋轉齒輪（lún）由中部一個小齒輪、兩側兩個大齒輪組成，三個齒輪一體設置（zhì）組成旋轉齒（chǐ）輪，旋轉齒輪的兩側（cè）大齒輪齧合底部齒道，而中部小齒輪齧合伸出條，伸出條伸出帶動卡（kǎ）條伸出，卡條和工件直接接觸，作用是當零件外（wài）部具有凹槽時可（kě）以卡住凹槽，達到零（líng）件防脫的效果。本方案延伸塊、內部（bù）齒（chǐ）輪（lún）、行走（zǒu）齒輪、旋轉齒輪和伸出條在（zài）主塊上都設（shè）置（zhì）有對應的槽，側向伸出機構的（de）行走齒道１４固定設（shè）置於（yú）開口滑（huá）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１３的表麵齧合有內部齒（chǐ）輪１２，內部齒輪１２的（de）一側齧合有延伸塊２；底部伸出機（jī）構的底部齒道８設置於（yú）主塊６的下（xià）表麵，旋轉齒（chǐ）輪９設置在安裝體（tǐ）１的內部（bù），旋轉齒輪９的（de）兩（liǎng）側齧合（hé）有底部齒道８，旋轉齒輪９的中部齧合有伸出條１８，伸出條１８的一側滑動連接有卡條１９，伸出條１８和卡條１９之間設置有彈簧。

安裝孔（kǒng）３的內底部設置有副夾持機構，伸出機構的底槽（cáo）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（shí）先豎（shù）直向上移動（dòng），然後斜向（xiàng）上移動，達到支撐零件內（nèi）弧的效果，並且能夠增加豎直條伸出的長度，也就是增大與零件內弧的接觸麵積；底部（bù）滑道的作用是使豎直條可以在升降架上滑動，而側向滑道（dào）的作（zuò）用是為了方便豎直條先豎直升降再斜向上移動（dòng）。升降架固定設置在電動推杆（gǎn）的輸出端（duān）上，電動推杆１５固定（dìng）設置於底槽１７的內頂部，電動推杆１５的伸出端（duān）設置有升降架１６；滑動機構的側向滑道１１設置於底槽（cáo）１７的側壁，底部滑道１０開設於升降架１６的上表麵，豎直條７的兩側均固定設置有可（kě）用於側向滑道１１滑動的滑塊，豎直條７的下表麵固（gù）定設置有可用於底部滑道１０滑動的底部滑塊。

３、夾具使用（yòng）步驟

該用於薄壁零（líng）件（jiàn）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，先固定零件的外弧麵，然（rán）後控製電動推杆使豎直條（tiáo）固定零件的內弧麵，達到多點支撐零（líng）件的（de）效果。

（２）主塊夾持放（fàng）置在安裝孔上（shàng）的零件，在（zài）氣缸控（kòng）製機構的（de）帶動（dòng）下向安裝孔圓心（xīn）移動，並（bìng）且在夾持零件的同時控製行走齒輪和旋轉齒輪（lún）進（jìn）行旋轉。

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

４、總（zǒng）結

該夾具能夠在夾持零（líng）件的同時增加與薄壁零件的（de）接觸麵積，對於（yú）內（nèi）部具（jù）有空間的零件，能夠從內部（bù）進行（háng）夾持固定，並且在內部夾持時增（zēng）加與薄壁（bì）的接觸麵積，達到內、外一起夾持的效果，也避免了零件外（wài）部夾持時夾持力度過（guò）大造成零件外部產生形變。在零件外表麵具有凹槽時卡（kǎ）條能（néng）夠卡（kǎ）在凹槽上，防（fáng）止（zhǐ）零件脫離。該夾具可以實現對內外徑（jìng）不同（tóng）、長度各異的常見不（bú）同薄壁類零件的裝夾，不僅適用於大批量薄壁零件的加工，而且適用於中小批量單件零件的加工。

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