一種自動(dòng)定心夾具的應(yīng)用

金禮敬

（常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院模具技術(shù)系，江蘇常州213164）

最近一段時(shí)間，筆者在為企業(yè)作技術(shù)服務(wù)時(shí)，碰到某汽車設(shè)備上有兩種屬同一類型的零件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中可知，要在2個(gè)不同的截面上，銑出一寬為8mm的槽，該槽要求對(duì)稱度允差0.01mm，而且這2種零件加起來的生產(chǎn)批量較大。

以前，這樣的零件在二側(cè)面銑削后，在自動(dòng)專用銑床上加工槽，由于寬度尺寸誤差較大，如果工件采用單面定位，鉗口單側(cè)移動(dòng)夾緊，根本達(dá)不到圖紙要求。為保證對(duì)稱度要求，開始在修訂加工工藝時(shí)，在寬度尺寸28 mm上給出了工藝要求為8級(jí)，但這樣的結(jié)果是大大提高了加工成本，而且合格率也只有80％，似乎8級(jí)精度要求還太低，還要進(jìn)一步提高，但這在成本控制是不允許的。為此，筆者研制了一套自動(dòng)定心夾具，在現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)上，保證工件上槽的對(duì)稱度公差要求，這對(duì)于提高產(chǎn)品合格率和經(jīng)濟(jì)效益，具有十分重要的意義。

圖1 工件圖

1 自動(dòng)定心夾具工作原理

圖2 原夾具加工示意圖

依據(jù)圖2，經(jīng)分析可知，零件對(duì)稱度誤差超差的主要原因是由于寬度誤差大，且采用單面定位、鉗口單側(cè)移動(dòng)夾緊，調(diào)整法加工而產(chǎn)生的，而工件寬度（基準(zhǔn)）誤差是不可能避免的，自動(dòng)定心夾具就是要克服基準(zhǔn)定位誤差，保證零件的對(duì)稱度要求。

根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)和加工要求，如果采用雙向定心夾緊裝置，就能消除寬度誤差，保證零件的對(duì)稱度公差要求。但由于該種工件尺寸小、加工精度較高，同時(shí)受機(jī)床結(jié)構(gòu)和空間及動(dòng)力源限制，如用一般的定心夾緊機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副之間的間隙，會(huì)較大影響加工后的位置精度，很難滿足上述條件及加工要求。

圖3為銑槽雙向自動(dòng)定心夾具動(dòng)作原理圖。

圖3 雙向自動(dòng)定心夾具示意圖

加工時(shí)，機(jī)床上的夾緊凸輪作用在夾緊鉗口5上的力F，使鉗口5沿燕尾導(dǎo)軌向右移動(dòng)，通過撥桿7，使齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪嚙合的傳動(dòng)力，使夾緊鉗口5'向左移動(dòng)，完成工件的夾緊動(dòng)作。

加工結(jié)束時(shí)，隨著凸輪的旋轉(zhuǎn)，其上下降曲線解除作用在5上的力F，彈簧4的拉力使鉗口5'向右移動(dòng)，撥桿與齒輪反向動(dòng)作，使鉗口5向左移動(dòng)，完成工件的松開。

2 誤差分析計(jì)算

在該夾具的設(shè)計(jì)中，由于合理地分配夾緊力F和彈簧拉力，采用齒輪連動(dòng)機(jī)構(gòu)，消除了各種運(yùn)動(dòng)件間隙的影響和反向空行程，使兩夾緊鉗口移動(dòng)同步，距離一致。該夾具的設(shè)計(jì)，使工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故基準(zhǔn)不重合誤差為零。獨(dú)到的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，消除了齒輪嚙合間隙、撥桿與銷子7配合間隙對(duì)定位誤差的影響，因此能造成基準(zhǔn)移位誤差的因素，只有兩撥桿的不等臂誤差ΔL。由于兩撥桿7及7'的長(zhǎng)度不等，造成了夾緊鉗口5及5'在齒輪轉(zhuǎn)角相同情況下，所移動(dòng)的距離不等，從而影響到零件槽口對(duì)稱度。

圖4中，設(shè)撥桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)（齒輪回轉(zhuǎn)中心到銷子中心距離），兩桿的不等臂誤差為ΔL（齒輪中心連線至兩銷中心連線的中心距公差，）夾緊鉗口單側(cè)移動(dòng)距離為X，由不等臂誤差造成的鉗口移動(dòng)位移差為ΔX，當(dāng)鉗口移動(dòng)X時(shí)齒輪擺角為α，于是，依圖4有

設(shè)計(jì)中，L取50 mm，，單側(cè)鉗口移動(dòng)距離X=0.5 mm，中心距誤差ΔL取0.4 mm，將各值代入式（1）。得：

ΔX=0.5×0.4/50=0.004 mm

對(duì)零件對(duì)稱度影響只有ΔX的1/2，因此，由不等臂誤差造成的工件針槽對(duì)稱度誤差δ為

δ=ΔX/2=0.002 mm

由此可見，在該夾具的設(shè)計(jì)中，由不等臂誤差引起的針槽對(duì)稱度誤差很小。所以，該夾具可以足夠保證槽口對(duì)稱度公差要求。

圖4 定位誤差分析計(jì)算簡(jiǎn)圖

3 結(jié)束語

該自動(dòng)定心銑槽夾具經(jīng)檢測(cè)得知，不僅符合計(jì)算分析結(jié)果和使用要求，還具有以下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)夾具加工精度要求不是很高，動(dòng)作靈活可靠；

（2）利用機(jī)床現(xiàn)有動(dòng)力源，對(duì)機(jī)床主體結(jié)構(gòu)無影響，縮短了制造周期，節(jié)約了成本；

（3）夾具的動(dòng)作節(jié)拍可與現(xiàn)有機(jī)床完全重合；

（4）獨(dú)到的消除間隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為自動(dòng)定心夾具設(shè)計(jì)提供了新方法，并且在工廠的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中也得到廣泛應(yīng)用。