自定位卡爪的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

■安陽(yáng)第二機(jī)床有限公司（河南 455000）康 亢

■安陽(yáng)鑫盛機(jī)床股份有限公司（河南 455000）李 輝

1.自定位卡爪的提出

在機(jī)床上加工盤(pán)類(lèi)或套類(lèi)零件時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到被加工零件的裝夾外表面為鑄造毛面，用普通自定心卡盤(pán)的三爪夾緊會(huì)出現(xiàn)夾緊力不均勻或夾不緊的現(xiàn)象，每當(dāng)遇到這種情況，一般采取的方法是利用單動(dòng)卡盤(pán)，逐個(gè)卡爪進(jìn)行調(diào)整，用此種方法裝夾工件時(shí)效率低、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，只適合單件小批量生產(chǎn)時(shí)使用。

汽車(chē)帶輪加工自動(dòng)線(xiàn)就是一個(gè)實(shí)例。被加工零件毛坯為鑄造形式的薄壁套類(lèi)，且各面的加工量不大，用戶(hù)要求加工節(jié)拍非?？臁闈M(mǎn)足以上先決條件，考慮借助普通卡盤(pán)（見(jiàn)圖1），在其基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充加工，形成既能迅速將工件夾緊，又能使工件夾緊變形比較小的專(zhuān)用自定位卡爪設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。此自定位卡爪可以通過(guò)各卡爪轉(zhuǎn)塊的偏擺來(lái)調(diào)整夾緊點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)未加工的鑄造毛坯圓柱面的夾緊，并且此卡爪在夾持工件時(shí)有6個(gè)著力點(diǎn)，可以將使用普通三爪時(shí)卡爪對(duì)工件施加的壓力進(jìn)行分散，減小每個(gè)著力點(diǎn)承受的壓力，避免薄壁工件變形。

通過(guò)受力分析得出，采用三爪夾緊時(shí)工件的3個(gè)著力點(diǎn)分別承受的壓力與采用自定位卡爪時(shí)工件的6個(gè)著力點(diǎn)分別承受的壓力之比為1.732，即采用自定位卡爪時(shí)工件每個(gè)夾緊點(diǎn)承受的壓力比使用三爪夾緊時(shí)夾緊點(diǎn)承受的壓力小，工件產(chǎn)生的變形也小。所以對(duì)容易被裝夾變形的薄壁零件比較適合。

圖1 卡盤(pán)體

2.自定位卡爪主要零件的作用和特點(diǎn)

（1）在卡爪座底部設(shè)計(jì)有鍵槽和齒形，將鍵槽和齒形分別與卡盤(pán)滑座和上面的T形滑塊按相應(yīng)位置扣到一起使之配合，利用螺釘11將卡爪座與卡盤(pán)上的滑座固定為一體，在卡盤(pán)滑座移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)上面的卡爪座一起移動(dòng)；在卡爪座上面設(shè)計(jì)有定位孔，用于安裝定位軸來(lái)限制卡爪轉(zhuǎn)塊上面定位孔的位置，使卡爪轉(zhuǎn)塊相對(duì)于卡爪座在水平方向只能轉(zhuǎn)動(dòng)而不能移動(dòng)。

圖2 自定位卡爪

（2）卡爪轉(zhuǎn)塊的作用是安裝卡腳，在其上面設(shè)計(jì)有兩個(gè)安裝槽，將卡腳通過(guò)螺釘1固定在槽內(nèi)，因?yàn)榭_要與工件頻繁接觸，會(huì)產(chǎn)生一些摩擦，為減少磨損、延長(zhǎng)其使用壽命，將其進(jìn)行了淬火處理，在卡腳與工件相接觸的面上設(shè)計(jì)一些相互交叉的溝槽，以增大卡爪與工件間的摩擦力。

（3）定位板的作用：①起到安裝板的作用，在工件外形質(zhì)量比較好的情況下不需要卡爪作調(diào)整時(shí)，用來(lái)固定卡爪轉(zhuǎn)塊位置，方法是分別將定位軸和十字盤(pán)頭螺釘松開(kāi)，調(diào)整定位板上安裝的兩個(gè)滾花高頭螺釘?shù)男鲩L(zhǎng)度，當(dāng)卡爪轉(zhuǎn)塊按理想位置調(diào)整好后，擰緊定位軸和十字盤(pán)頭螺釘，將卡爪轉(zhuǎn)塊與卡爪座固定。②在工件夾緊時(shí)需要調(diào)整卡爪的情況下，通過(guò)調(diào)整兩個(gè)滾花高頭螺釘?shù)男鲩L(zhǎng)度來(lái)調(diào)整卡爪轉(zhuǎn)塊的擺動(dòng)角度，使卡爪轉(zhuǎn)塊在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)。

（4）定位軸用來(lái)固定卡爪座與卡爪轉(zhuǎn)塊之間的相對(duì)位置，其上部帶有軸肩，上端面設(shè)計(jì)有內(nèi)六方扳手孔，下端設(shè)計(jì)有螺柱。在使用時(shí)，圓柱定位部分分別將卡爪座與卡爪轉(zhuǎn)塊上的孔聯(lián)接在一起，用內(nèi)六方扳手將定位軸的螺柱擰入卡爪座的螺孔內(nèi)，待定位軸的軸肩部分壓住卡爪轉(zhuǎn)塊的沉孔平面時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)卡爪轉(zhuǎn)塊，使之只能夠圍繞定位軸中心靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能沿垂直方向移動(dòng)，此時(shí)定位軸的位置就認(rèn)為是正確的了。

（5）利用自動(dòng)線(xiàn)在同一工序內(nèi)加工零件的端面和內(nèi)孔，為了保證各部位加工余量均勻并能保證尺寸正確，需要固定零件的中心位置和軸向位置。墊鐵是用來(lái)支撐工件端面（即定位零件軸向位置）的，因?yàn)槿c(diǎn)可以確定一平面，所以使用了3塊墊鐵，在墊鐵的下端設(shè)計(jì)有一個(gè)定位鍵，在安裝時(shí)將鍵與卡盤(pán)體上的槽相配合，根據(jù)被加工零件內(nèi)孔的大小調(diào)整墊鐵與卡盤(pán)回轉(zhuǎn)中心間的距離，使墊鐵內(nèi)圓弧與卡盤(pán)回轉(zhuǎn)中心間的距離略大于被加工零件的內(nèi)孔半徑，避免在使用時(shí)刀具與墊鐵發(fā)生碰撞，3塊墊鐵位置均調(diào)整好后，用螺釘9將墊鐵固定在卡盤(pán)體上。

本自定位卡爪是按照自動(dòng)線(xiàn)所配備的高精度動(dòng)力中實(shí)卡盤(pán)的聯(lián)系尺寸設(shè)計(jì)的，在使用其他型號(hào)卡盤(pán)時(shí)只需將相配合的鍵槽、牙型、聯(lián)接孔等尺寸加以修改就可以了。在卡爪裝配時(shí)要保證6個(gè)卡爪工作面距卡盤(pán)中心的距離一致，微調(diào)時(shí)所采取的手段是靠修研3個(gè)卡爪轉(zhuǎn)塊上6個(gè)安裝卡腳槽的底面來(lái)保證，允差不超過(guò)0.08mm。要保證工件裝夾時(shí)能夠放平，3塊墊鐵的上面（B面）必須等高，要求在加工時(shí)1套3件統(tǒng)一磨削一致，考慮到在使用時(shí)為了夾持牢固，工件的被夾緊部分要盡可能地多一些，墊鐵上面不能太高，應(yīng)低于卡腳下面，這樣就可以使整個(gè)卡腳夾緊面參與工作。墊鐵上面（B面）不得低于卡爪座上面（A面），因?yàn)榭ㄗψ鶑较虺叽绶秶容^大，當(dāng)墊鐵上面低于卡爪座上面時(shí)，工件定位面會(huì)直接放到卡爪座上，這時(shí)，工件的內(nèi)孔不能夠完全被加工。如圖1中A—A剖視圖所示，墊鐵高度h為卡腳下面（D面）距離卡盤(pán)體上面（C面）的高度與卡爪座上面（A面）距卡盤(pán)上面（C面）的高度尺寸之和除以2，即工件的安裝定位平面應(yīng)在卡腳與卡爪座之間的空位中間部位。

3.結(jié)語(yǔ)

自定位卡爪操作簡(jiǎn)單、迅速，更換卡爪比較方便，對(duì)于加工外圓或厚度規(guī)格相近的工件時(shí)，可通過(guò)調(diào)整墊鐵距卡盤(pán)中心的位置或改變墊鐵的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果被裝夾工件外圓尺寸變化比較大，需根據(jù)工件外圓直徑設(shè)計(jì)卡爪轉(zhuǎn)塊。目前，自定位卡爪已在自動(dòng)線(xiàn)上使用，深受用戶(hù)好評(píng)。

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