一種用于裝夾薄壁筒體的新型全包容軟爪的設(shè)計(jì)

郭俊 劉敏麗 王新

摘 要：對(duì)薄壁筒體內(nèi)外表面車(chē)削加工時(shí)，如采用傳統(tǒng)硬爪進(jìn)行裝夾，裝夾表面易劃傷，工件變形量大，往往不能滿(mǎn)足工件尺寸及形位公差精度和表面質(zhì)量要求。為解決這一裝夾難題，設(shè)計(jì)了一種新型全包容軟爪，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞：薄壁筒體；新型；全包容軟爪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.010

1 車(chē)削加工傳統(tǒng)裝夾方式分析

1.1 車(chē)床夾具

車(chē)床夾具是指在車(chē)床上用來(lái)加工工件內(nèi)、外回轉(zhuǎn)面及端面的夾具；車(chē)床夾具按工件定位方式不同分為：定心式（心軸式）、夾爪式、卡盤(pán)式、角鐵式和花盤(pán)式等。

1.2 傳統(tǒng)裝夾

車(chē)床通用夾具（三爪或四爪）對(duì)薄壁筒體夾緊找正后，車(chē)刀對(duì)內(nèi)、外表面進(jìn)行車(chē)削加工，然而，裝夾及車(chē)削過(guò)程中，卡爪又在破壞工件成型面的外表面（夾爪較強(qiáng)的夾緊力）或使工件發(fā)生變形，特別是鋁制管材及薄壁筒體，極易夾傷工件表面或使工件發(fā)生變形，現(xiàn)在的解決辦法通常是在夾爪與工件之間夾一層橡膠墊來(lái)保護(hù)工件外表面不被破壞，但是此種方式往往在車(chē)削過(guò)程中出現(xiàn)固定不穩(wěn)，工件松動(dòng)，易移位等問(wèn)題，導(dǎo)致工件加工精度不能較好的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)精度要求。

2 新型全包容軟爪的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)一種用于裝夾薄壁筒體的新型全包容軟爪，實(shí)現(xiàn)夾爪與工件面接觸，從而保護(hù)工件表面不被破壞，最大限度的減小工件變形，提高工件加工精度，對(duì)工件夾緊牢固，不易發(fā)生移位及變形；此外，夾具不僅能夠?qū)Ρ”谕搀w的外表面進(jìn)行夾緊，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)薄壁筒體的內(nèi)表面進(jìn)行撐緊裝夾。

2.2 材料選擇

夾頭的材質(zhì)選擇30CrMnSiA，該鋼調(diào)質(zhì)后有很高的強(qiáng)度和足夠的韌性，在受力時(shí)具有一定的形變能力，使用夾爪對(duì)薄壁筒體進(jìn)行夾緊時(shí)，該鋼具有的形變能力能夠?qū)⒈”谕搀w全包容并牢牢的咬合住，薄壁筒體成型表面受到的夾緊力均勻且作用在筒體上的受力面大。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1、圖2所示，新型全包容軟爪包括夾盤(pán)1、夾頭2、夾爪3，夾頭2等距的安裝在夾盤(pán)1上，組成夾具；夾頭2上可拆卸的固定有夾爪3，夾爪3由固定座3-1與弧形夾臂3-2一體加工而成，在固定座3-1上設(shè)有用于與夾頭2相固定的通孔。

如圖3所示，夾爪3上的弧形夾臂3-2外表面為錐形結(jié)構(gòu)，錐度為0≤α≤0.5°，錐形結(jié)構(gòu)不僅可以更加輕松的將薄壁筒體夾緊或者取下，還能增強(qiáng)夾爪3與薄壁筒體之間的張緊力；夾爪3上的弧形夾臂3-2內(nèi)表面為廣口結(jié)構(gòu)，廣口角為0-0.3°（含零度），廣口的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不僅便于薄壁筒體的安裝與拆卸，還能夠增強(qiáng)夾頭2與薄壁筒體之間的咬合力；夾爪3的內(nèi)壁靠近固定座3-1處突出的設(shè)有卡臺(tái)3-3，當(dāng)對(duì)薄壁筒體進(jìn)行夾緊固定時(shí)，限定管件伸入到夾爪3內(nèi)的長(zhǎng)度。

3 結(jié)論

本新型全包容軟爪的夾爪與薄壁筒體之間實(shí)現(xiàn)面接觸，在車(chē)削加工的過(guò)程中，夾爪不會(huì)對(duì)薄壁筒體的成型面造成夾傷及變形，不會(huì)影響表面的粗糙度以及精度，夾爪錐度的設(shè)計(jì)以及配合30CrMnSIA材質(zhì)的鋼可以讓夾爪與薄壁筒體之間的夾緊力達(dá)到最大化，薄壁筒體在車(chē)削加工過(guò)程中不會(huì)發(fā)生移位；此外，新型全包容軟爪 的夾爪針對(duì)流水線(xiàn)生產(chǎn)的薄壁筒體，用不同規(guī)格的夾爪來(lái)對(duì)應(yīng)夾緊不同規(guī)格尺寸的薄壁筒體，保證對(duì)薄壁筒體實(shí)現(xiàn)全包式夾緊或者撐緊，在車(chē)床上試用效果良好，成型薄壁筒體的固定端表面平整光滑，無(wú)任何不良破壞，變形大大減小。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目基金：2019年度內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目自然科學(xué)一般項(xiàng)目（NJZY19276）

作者簡(jiǎn)介：郭俊（1979-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。