數(shù)控車床主軸輔助定位夾具

黎泉+梁建峰+覃世昆+梁健偉

【摘 要】針對(duì)大批量加工長短不一工件時(shí)，每次裝夾工件都需要對(duì)其伸出的長度進(jìn)行定長測量的問題，設(shè)計(jì)了一種能快速調(diào)節(jié)工件在加工時(shí)的伸出長度的數(shù)控車床主軸輔助定位夾具，包括調(diào)節(jié)夾具、安裝件和均為中空結(jié)構(gòu)的定位軸及長圓筒等結(jié)構(gòu)。經(jīng)有限元分析驗(yàn)證關(guān)鍵零部件及整體夾具安裝調(diào)試，所設(shè)計(jì)的夾具能有效、可靠使用，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床；主軸輔助定位；夾具

數(shù)控車床是現(xiàn)代化機(jī)加工大型設(shè)備，一般分為切削機(jī)床和工裝機(jī)床。隨著科技的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不斷往智能化、高速化、精密化等趨勢發(fā)展。對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，將工件置于數(shù)控車床的主軸上，再通過與主軸配合的工件夾具進(jìn)行定位后才能進(jìn)行加工操作。現(xiàn)有技術(shù)中，在數(shù)控車床加工領(lǐng)域，用于對(duì)工件的定位夾緊工具已然很多、也較為成熟，但仍存在一些問題，普遍存在的問題就是不能快速調(diào)節(jié)工件在加工時(shí)的伸出長度，當(dāng)大批量加工長短不一工件時(shí)，每次裝夾工件都需要對(duì)其伸出的長度進(jìn)行定長測量。測量過程不僅會(huì)花費(fèi)較長時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，而且工件的加工精度難以保證。

因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、可快速調(diào)節(jié)工件伸出長度的數(shù)控車床主軸輔助定位夾具，對(duì)提高加工生產(chǎn)率具有重要的實(shí)際意義。

1 零件分析

圖1為某農(nóng)用機(jī)具上所用零件，中間為圓柱體，兩段為螺栓，需要在數(shù)控車床上加工，其毛坯件為一圓棒，長度誤差為±3mm，其要求為：加工后中間圓柱體的長度誤差為±0.1mm。其工藝分析為：1、車左端面；2、車左端直徑為Φ20直到所需尺寸，倒角；3、車左端4×15的退刀槽；4、車左端M20螺紋；5、車右端面；6、車直徑為Φ20直到所需尺寸；7、車M20螺紋；8、去毛刺，檢驗(yàn)。

在工序5更換工件方向繼續(xù)加工時(shí)，需要以左端面基準(zhǔn)A作為定位基準(zhǔn)來確定中間圓柱的長度，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)一款數(shù)控車床主軸輔助定位夾具。

2 夾具設(shè)計(jì)

如圖2所示，所設(shè)計(jì)的數(shù)控車床主軸輔助定位夾具，包括調(diào)節(jié)夾具、安裝件和均為中空結(jié)構(gòu)的定位軸及長圓筒。定位軸同軸安裝于長圓筒內(nèi)且定位軸的長度大于長圓筒的長度，長圓筒的一端設(shè)有用于同步固定長圓筒和定位軸的法蘭裝置，長圓筒的另一端的端部依次設(shè)置所述安裝件、調(diào)節(jié)夾具，調(diào)節(jié)夾具的一端夾緊于長圓筒上、其另一端夾緊于定位軸上。安裝件包括墊片和可自由旋擰于長圓筒上的鎖緊螺母，在長圓筒的外部壁體上設(shè)有與鎖緊螺母相配合使用的螺紋。

法蘭裝置包括法蘭盤、固定盤和用于將固定盤安裝在法蘭盤上的固定件。固定件具體可以為螺絲，法蘭盤的中心開設(shè)有用于安裝固定盤的圓形軸孔，固定盤包括圓筒凸接頭和供定位軸穿入的通孔，圓筒凸接頭與長圓筒軸接并與通孔同軸設(shè)置，即長圓筒與圓筒凸接頭軸接、而定位軸穿入固定盤上的通孔內(nèi)，固定盤則通過固定件固定在法蘭盤上。

3 關(guān)鍵部件靜力學(xué)分析

在使用時(shí)，數(shù)控車床主軸輔助定位夾具中的圓筒為受力影響最大的零部件，為確保夾具的實(shí)用性與可靠性，有必要對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。在UG 8.5有限元分析模塊中，對(duì)圓筒進(jìn)行施加100N載荷，其受力云圖如圖3所示，結(jié)果顯示：圓筒最大變形處在節(jié)點(diǎn)139965，最大應(yīng)力值為5.457E-004mm/Mpa，最小變形處在143983，最小應(yīng)力值為0.0 mm/Mpa，符合靜力學(xué)要求及設(shè)計(jì)的要求。

4 夾具在車床上的安裝與運(yùn)用

將長圓筒貫穿數(shù)控車床的主軸后，將主軸的一端與法蘭盤連接，然后通過安裝件（即墊片和鎖緊螺母）使長圓筒固定于主軸的尾部。然后將定位軸貫穿所述長圓筒內(nèi)，根據(jù)不同長度的軸類工件，調(diào)整定位軸在法蘭盤這一端的伸出長度，將工件頂住定位軸，即可將工件定位。最后采用一對(duì)夾緊片同時(shí)夾緊長圓筒和定位軸，即夾緊片上的大鎖耳夾緊長圓筒、小鎖耳夾緊定位軸，使整個(gè)輔助裝置整體隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要調(diào)整工件的伸出長度時(shí)，將小鎖耳上螺母擰松后，定位軸即可進(jìn)行移動(dòng)，將定位軸調(diào)整至合適的位置后再用螺栓和螺母進(jìn)行固定即可，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的快速定位。

5 結(jié)論

對(duì)數(shù)控車床主軸輔助定位夾具進(jìn)行不斷調(diào)試和反復(fù)試驗(yàn)，夾具能夠正常、穩(wěn)定地工作，可以根據(jù)不同長度的工件進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

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