半球形金屬件專用可調(diào)帶鋸床夾持裝置的設(shè)計

王述強(qiáng)，楊慶輝，熊雪峰

（中國工程物理研究院材料研究所，四川江油 621907）

0 引言

帶鋸床廣泛應(yīng)用于各類金屬材料和部件的切割作業(yè)，具有切割解體效率高、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。然而，目前市售的帶鋸床出廠標(biāo)準(zhǔn)配置中的夾持工裝基本以平直大開口的液壓平口鉗為主，僅適用于板件、棒件及具有規(guī)格型面工件的切割夾持，對于異形件沒有配套專用的夾持工裝，若采用現(xiàn)有夾具勢必會增加切割難度和安全風(fēng)險，同時難以達(dá)到工藝要求。在實(shí)際工作中，遇到不同尺寸的半球形金屬件的徑向鋸切加工，對切割下料尺寸精度和下刀準(zhǔn)直性要求較高，需要保證加工過程中工件的位置及角度穩(wěn)定性，設(shè)備現(xiàn)有的平口鉗夾具無法滿足這類鋸切夾持任務(wù)。本設(shè)計的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)及設(shè)計的不足，提供一種帶鋸床用半球形金屬件專用可調(diào)夾持裝置的設(shè)計方案，具有定位速度快、鋸切效率高、尺寸控制精度良好等優(yōu)點(diǎn)。

1 裝置設(shè)計與工作過程

1.1 裝置設(shè)計

如圖1所示，該裝置主體由吊裝機(jī)架、固定支架、鋸切槽、端頂板、壓料板、定位板、前后支撐塊等零部件構(gòu)成。其中，壓料板1、拉緊螺桿2、六角螺母3及定位螺釘18、定位板19共同構(gòu)成軸向固定機(jī)構(gòu)；頂緊螺釘8、壓塊10、上拉螺釘12、旋轉(zhuǎn)壓塊13、前支撐塊14、下支撐塊15、下支撐軸16構(gòu)成徑向固定機(jī)構(gòu)；定位螺釘18和定位板19可構(gòu)成鋸切調(diào)整機(jī)構(gòu)。此外，壓塊10和帶鋸床液壓平口鉗配合使用時還可保證鋸切槽與鋸條始終處于同一垂直面內(nèi)，防止誤切夾持裝置。

圖1 帶鋸床用半球形金屬件專用可調(diào)夾持裝置[1-5]

此外，為了安全高效地提拉空心半球形工件，還專門設(shè)計了弓形吊裝組件裝置，如圖2所示。其主要結(jié)構(gòu)包括直接固定工件的上壓緊頭5、下壓緊頭6，主體結(jié)構(gòu)弓形架4及壓緊頭間距調(diào)整機(jī)構(gòu)壓緊螺釘1和上壓螺母2。

圖2 空心半球形工件專用吊裝裝置[1-5]

1.2 工作過程

上述夾持裝置可與大多數(shù)市售帶鋸床配套的液壓平口鉗配合使用。以空心半球形工件為例，工作時，首先根據(jù)所需鋸切位置及角度，通過調(diào)節(jié)定位板、定位螺釘及六角螺母來預(yù)設(shè)鋸切槽寬度與定位板位置。其次，使用弓形吊裝組件將工件吊裝平穩(wěn)放置于夾持裝置內(nèi)，其圓弧端朝壓料板方向、平面端朝定位板方向，下端則落在下支撐塊上。借助輔助用水平尺，進(jìn)一步微調(diào)定位板及定位螺釘來確定工件最終放置形態(tài)。在此基礎(chǔ)上，旋緊拉緊螺桿使壓料板初步固定待鋸切工件的軸向位置，然后調(diào)節(jié)壓塊上的六角螺母以提升旋轉(zhuǎn)壓塊，使其通過杠桿作用向下頂住工件以固定徑向位置。對于實(shí)心半球形工件，還需通過旋緊固定支架兩側(cè)共4個頂緊螺釘以進(jìn)一步固定工件徑向位置。完成上述固定工序后，通過吊車將夾持裝置與工件吊裝至帶鋸床平口鉗中間，將夾持裝置兩端的壓塊卡入卡鉗上的凹口內(nèi)，啟動設(shè)備液壓動力后平口鉗完成對夾持裝置的固定，便可進(jìn)行鋸切工作。

2 設(shè)計特點(diǎn)

2.1 軸向固定與鋸切調(diào)整機(jī)構(gòu)

該部分機(jī)構(gòu)如圖3中陰影部分所示，具有穩(wěn)定半球形工件軸向或水平位置，以及在一定范圍內(nèi)調(diào)整工件軸向鋸切位置和徑向鋸切角度的功能。通過同時調(diào)節(jié)拉緊螺桿和定位螺釘可實(shí)現(xiàn)壓料板與定位板的水平位移，涉及的螺釘及支撐部件采用較高強(qiáng)度的不銹鋼和06Cr19Ni10合金，可承受較大的應(yīng)力作用，足以緊固工件軸向位置。壓料板內(nèi)側(cè)加工有弧形內(nèi)槽面，用于貼合工件球頂球面，有利于更好地固定工件。必要情況下需以一定角度鋸切工件時，對拉緊螺桿和定位螺釘進(jìn)行不同距離的微調(diào)，可實(shí)現(xiàn)壓料板及定位板的傾斜度（如圖3（b）），現(xiàn)有設(shè)計可在-18°～＋18°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動）調(diào)整，且操作過程方便快捷。

圖3 可調(diào)夾持裝置俯視圖及側(cè)視圖[1-5]1.壓料板 2.拉緊螺桿 3.定位板 4.定位螺釘5.壓料板弧形內(nèi)槽面

2.2 徑向固定機(jī)構(gòu)

如圖4中陰影部分所示，徑向固定機(jī)構(gòu)主要由緊固螺釘和旋轉(zhuǎn)壓塊及底部支撐塊構(gòu)成，利用向下壓緊力和側(cè)、底部支撐力的協(xié)同作用將工件徑向位置有效固定。把工件放置在下端支撐塊上后，通過上旋上拉螺釘使旋轉(zhuǎn)壓塊下壓，并通過杠桿作用向下頂緊工件，從而固定其徑向或垂直位置。鋸切過程中，工件因受到來自鋸條的較大切向應(yīng)力而易發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)4 個不同方向的不銹鋼頂緊螺釘，可有效緊固工件。綜上所述，徑向固定機(jī)構(gòu)可通過較為便捷的調(diào)整方式從8 個不同徑向方向固定工件。圖5所示為本文設(shè)計的帶鋸床用半球形工件徑向鋸切專用夾持裝置的實(shí)物圖。

圖4 可調(diào)夾持裝置A-A和B-B視圖[1-5]

圖5 可調(diào)夾持裝置實(shí)物圖（E向俯視）

2.3 工件快速吊裝

弓形吊裝裝置的設(shè)計是為了安全高效地實(shí)現(xiàn)空心半球形工件的快速吊裝。結(jié)合圖2和圖6可知，對于具有一定厚度的空心半球形工件，通過旋轉(zhuǎn)壓緊螺釘可在較大尺寸范圍內(nèi)調(diào)節(jié)上、下壓緊頭之間的間距，將裝置卡在工件平面端內(nèi)、外面兩側(cè)，旋緊壓緊螺釘進(jìn)行緊固，提拉吊環(huán)螺釘后可通過上、下壓緊頭及弓形架之間的杠桿作用力卡住工件，并保證其平面端幾乎以垂直方向進(jìn)行吊裝和轉(zhuǎn)運(yùn)，操作過程方便快捷。結(jié)合實(shí)物圖可看出，該裝置總體采用不銹鋼和06Cr19Ni10合金材料，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好，配合上述徑向鋸切夾持裝置可顯著提高類似厚重金屬工件的鋸切效率。

圖6 空心半球形工件吊裝裝置吊裝示意圖及實(shí)物圖

3 結(jié)語

針對目前市場上帶鋸床尚未配套異形金屬工件的專用鋸切夾持工裝的現(xiàn)狀，本文提出了一種帶鋸床用半球形金屬件專用可調(diào)夾持裝置的設(shè)計，旨在減少勞動強(qiáng)度、提高鋸切精度，在保證操作安全性的同時提高相關(guān)生產(chǎn)效率。該裝置基于簡單合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程應(yīng)用，通過軸向與徑向多角度載荷進(jìn)行工件的固定，可有效解決平口鉗夾具處理半球形工件時遇到的問題、降低安全風(fēng)險。通過安全便捷的調(diào)節(jié)，可快速完成半球形工件的位置與角度定位，實(shí)現(xiàn)較高的鋸切精度。針對性地設(shè)計了空心半球形工件的快速吊裝裝置，基于簡單結(jié)構(gòu)與操作過程，配合半球形工件徑向鋸切夾持裝置可大幅提高同類厚重金屬工件的鋸切效率與安全性。

上述裝置在實(shí)際使用過程中效果顯著、全部達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，可有力保障相關(guān)生產(chǎn)加工任務(wù)的順利完成。后續(xù)將進(jìn)一步針對球形、橢球形、變徑柱狀體等異形件開展夾持裝置的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計，提高裝置的通用性。若結(jié)合數(shù)控改造將裝置嵌入帶鋸床程控系統(tǒng)中，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)裝置的自動化控制與使用。