矩形彈簧拉緊機(jī)構(gòu)

葉斌炳 嚴(yán)偉

【摘 要】伴隨生產(chǎn)制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工設(shè)備提出了更高的要求。加工中心不斷往大加工范圍的方向發(fā)展，多軸和少裝夾成為了近年來金屬加工的趨勢。因此不少機(jī)床開始配備各種功能附件頭的選項(xiàng)來增加加工范圍，因此附件頭自動(dòng)上下安裝給各機(jī)床設(shè)計(jì)廠家?guī)砹诵碌恼n題，本文設(shè)計(jì)采用矩形彈簧配套增力機(jī)構(gòu)做附件頭夾緊力來源，常態(tài)下為拉緊狀態(tài)，避開傳統(tǒng)液壓夾緊的壓力不穩(wěn)定等因素，使夾緊結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定可靠。

【關(guān)鍵詞】矩形彈簧；增力機(jī)構(gòu)；附件頭

一、前言

機(jī)械加工設(shè)備的附件頭可以極大地增加機(jī)床原有的加工能力，可以達(dá)到五面體或多面加工的效果。附件頭在與機(jī)床相連接時(shí)候，是由機(jī)床主軸鼻端通過油缸夾緊附件頭上的拉釘來連接主軸與附件頭，當(dāng)不需要附件頭的時(shí)候又可以松開將頭存放在頭庫中。

這中間夾緊附件頭的方式多采用油缸油壓夾緊，單向閥保壓的方式，這是傳統(tǒng)的夾緊機(jī)構(gòu)，但是保壓完全依賴單個(gè)單向閥的保壓能力，可靠性低，安全性低，時(shí)間長了容易瀉壓，特別在壓力大的情況下。從而降低了加工精度，如果單向閥出現(xiàn)質(zhì)量問題更是會(huì)造成不安全的后果。

二、夾緊機(jī)構(gòu)原理

為了妥善解決上述問題，本文所設(shè)計(jì)的附件頭夾緊機(jī)構(gòu)采用純機(jī)械的結(jié)構(gòu)，保證穩(wěn)定的夾緊力，避開液壓夾緊的弊端。該矩形彈簧拉緊機(jī)構(gòu)采用矩形彈簧拉緊，油壓松開的結(jié)構(gòu)形式，原理及器件構(gòu)成見圖1所示，整個(gè)矩形彈簧拉緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖示，按照具體結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)選取的矩形彈簧型號(hào)為SJH63×38×102，自然狀態(tài)下彈簧長度為102mm，彈性系數(shù)為438N/mm，臨界壓縮尺寸為67mm。按圖1顯示為拉緊狀態(tài)，根據(jù)計(jì)算，一個(gè)矩形彈簧可以提供7446N的力。

該機(jī)構(gòu)前段設(shè)計(jì)有一套增力機(jī)構(gòu)，由一個(gè)鋼珠實(shí)現(xiàn)力的傳遞，矩形彈簧帶動(dòng)中間拉體向后運(yùn)動(dòng)，在中間拉體的斜面與鋼珠接觸，相對(duì)稱的兩個(gè)斜面提供相同的7446N的拉力，使鋼珠得到的向后拉力的合力相對(duì)原來矩形彈簧自身的拉力有3倍增力，由此計(jì)算一個(gè)拉刀機(jī)構(gòu)可以提供超過2T的拉緊力。松刀行程為14mm，需要13578N的壓力推活塞使松開，按照活塞面積計(jì)算得到需要6.5MPA的油壓力即可。具體尺寸和拉力還可以通過后端的感應(yīng)螺母來調(diào)節(jié)，同時(shí)感應(yīng)拉緊和松開的信號(hào)。

由圖2所示，主軸鼻端上的拉緊機(jī)構(gòu)拉緊附件頭上的拉釘來帶緊附件頭，圖3所示為主軸部分的過渡盤中布置拉緊機(jī)構(gòu)的位置和個(gè)數(shù)，一般為4個(gè)均布的位置增加拉緊力。

三、總結(jié)

采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來保證拉緊力，完全由矩形彈簧本身的彈力來提供拉緊力，常態(tài)下為拉緊狀態(tài)，避開所有電氣控制的不安全因素，且應(yīng)用中機(jī)構(gòu)數(shù)量采用多個(gè)，避開太依賴單個(gè)零件，大大降低了傳統(tǒng)油缸拉緊的不安全性，大幅提高穩(wěn)定性。

綜上所述，該機(jī)構(gòu)通過調(diào)整拉緊力的提供方式，采用機(jī)械彈簧力來保證拉緊力，消除原來傳統(tǒng)的油壓拉緊方式的不安全因素，大大提高拉緊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保證機(jī)床安裝附件頭后的剛性，提高機(jī)床裝上附件頭后的加工精度。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鉆井封隔器用矩形截面彈簧的設(shè)計(jì)與校核[J]. 于洋，張怡. 制造業(yè)自動(dòng)化. 2015（14）