一種推式平移夾緊器設(shè)計(jì)

盧耀堂，趙金龍

(陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西寶雞 722409)

0 引言

文中涉及的是殼體類(lèi)工件工裝夾具自動(dòng)化設(shè)計(jì)，一般采用液壓或氣動(dòng)的翻轉(zhuǎn)夾緊和轉(zhuǎn)角夾緊的方式實(shí)現(xiàn)，根據(jù)工件加工時(shí)產(chǎn)生的切屑力大小不同，而選用不同缸徑的油缸或氣缸。對(duì)于個(gè)別結(jié)構(gòu)特殊的工件(見(jiàn)圖1)，既沒(méi)有足夠的夾緊空間又不能設(shè)計(jì)工藝臺(tái)，只能通過(guò)工件側(cè)面孔系夾緊，目前沒(méi)有合適的自動(dòng)夾緊模塊，只能通過(guò)手動(dòng)操作，但這僅限于能從工件外部夾緊的情況[1]，若夾緊點(diǎn)是在工件內(nèi)部空腔的，就無(wú)從下手?，F(xiàn)需一種新式的自動(dòng)夾緊結(jié)構(gòu)來(lái)克服原來(lái)的缺點(diǎn)。

圖1 自動(dòng)變速箱油底殼(外形尺寸：745 mm×500 mm×160 mm，淺灰色面為加工面)

1 新工裝設(shè)計(jì)

為解決文中所述特殊結(jié)構(gòu)工件，因夾緊空間狹小，不能采用常規(guī)翻轉(zhuǎn)夾緊和轉(zhuǎn)角夾緊的方式實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又要滿足自動(dòng)化的工裝設(shè)計(jì)需求。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)液壓夾具常用的夾緊器分析后，得出如下技術(shù)方案：

(1)工作原理

該設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)液壓連桿式夾緊器(見(jiàn)圖2)，并利用鉸接連桿原理[2]進(jìn)行改進(jìn)，將其夾緊臂翻轉(zhuǎn)夾緊動(dòng)作轉(zhuǎn)變成夾緊臂先平移后夾緊工件的動(dòng)作。其基本原理是：如圖3所示，利用連桿結(jié)構(gòu)先使扇齒8擺動(dòng)，并帶動(dòng)齒條壓板7水平移動(dòng)，當(dāng)連桿塊9頂點(diǎn)接觸到齒條壓板7后，帶孔銷(xiāo)軸6開(kāi)始作為支點(diǎn)，齒條壓板7做翻轉(zhuǎn)下壓動(dòng)作，直至夾緊工件。

其中原連桿3(見(jiàn)圖2)改進(jìn)為扇齒8(見(jiàn)圖3)，原夾緊臂2(見(jiàn)圖2)改進(jìn)為連桿塊9(見(jiàn)圖3)，彈簧柱塞4(見(jiàn)圖3)起穩(wěn)定齒條壓板7(見(jiàn)圖3)移動(dòng)的作用。由于夾緊過(guò)程中油缸內(nèi)部活塞處于上推狀態(tài)，其受油壓面積大，能最大化利用油缸夾緊能力，故名“推式”夾緊器。外罩2(見(jiàn)圖3)可以防止工件碰撞和切屑掉入，提高其使用剛性和使用壽命。

此夾緊器結(jié)構(gòu)部分是模塊化設(shè)計(jì)，可以與多種形式的傳統(tǒng)液壓連桿式夾緊器(見(jiàn)圖2)油缸(雙動(dòng)型、單動(dòng)型等)匹配使用，通用性強(qiáng)。該推式平移夾緊器經(jīng)過(guò)合理計(jì)算和設(shè)計(jì)后，可以得到精確的平移距離、夾緊行程和夾緊力。圖4—圖5分別是傳統(tǒng)液壓連桿式夾緊器(放松狀態(tài))和推式平移夾緊器(放松狀態(tài))，圖6是推式平移夾緊器整體裝配后的效果圖。

圖2 傳統(tǒng)液壓連桿式夾緊器(夾緊狀態(tài))

(2)受力分析

該設(shè)計(jì)以常用的CLT06L連桿式夾緊器(Pa)為例改裝，其夾緊力如下：

當(dāng)設(shè)備油壓為4.5 MPa時(shí)，CLT06L的油缸內(nèi)徑D=35 mm，面積s=9.6 cm2，輸出效率為0.9，查其手冊(cè)性能表，得到其油缸能力FC=3.7 kN，則夾緊力

F=[FC×HG/(LH-HG)]×η=[3.7×24/(66-24)]×0.9=1.9 kN

式中：LH表示總力臂臂長(zhǎng)；HG表示動(dòng)力臂臂長(zhǎng)；LH-HG表示阻力臂臂長(zhǎng)。

2 應(yīng)用案例

根據(jù)被加工工件特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的自動(dòng)夾具[3-4](見(jiàn)圖7)，該工裝用于工件結(jié)合面澆口系統(tǒng)鋸切，使用設(shè)備為臥式帶鋸。工件夾緊后，可手動(dòng)翻轉(zhuǎn)整個(gè)工裝，然后工作臺(tái)移動(dòng)至加工工位。

圖7 推式平移夾緊器應(yīng)用的自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)

3 應(yīng)用效果

對(duì)比實(shí)際自動(dòng)夾具應(yīng)用前后(見(jiàn)圖8)，效果明顯，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：(1)工件裝夾方便 ，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；(2)提高班產(chǎn)量；(3)提高工件加工面質(zhì)量及穩(wěn)定性。

圖8 實(shí)際自動(dòng)夾具應(yīng)用前后

4 總結(jié)

文中所述夾緊器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)夾緊、提高操作方便性，同時(shí)該設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)液壓連桿式夾緊器的基礎(chǔ)上改裝的，設(shè)計(jì)時(shí)已考慮將其拆卸下來(lái)的部分零部件盡可能用于該夾緊器，所以也降低制作成本?？傊藠A緊器結(jié)構(gòu)新穎緊湊、剛性好、防磕碰，能作為傳統(tǒng)夾緊器大家族的新一員，給予設(shè)計(jì)人員更大的創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間。