線接觸式三維定點夾具設計

（陜西科技大學，陜西 710021）

0 引言

隨著機械加工行業的升級，智能化與自動化的加工手段逐漸成為新的趨勢。在制造裝配領域，機械手臂及空間機器人等空間多點制造裝配技術[1]的普及必然會對相關的精密夾具提出更高的要求，而且大量的加工操作需要裝夾，夾具設計在制造系統中就顯得非常重要，它直接影響加工質量、生產效率和制造成本[2]，實現不規則形狀結構的構件的加持、測量和定位對于空間化的多點加工裝配具有重要意義。以印刷業中夾具為例，圖1和圖2為東莞永發印務有限公司的復卷機的氣壓擴充夾具，其存在造價昂貴、維修不便及氣壓密封要求高等缺點。現有的制造裝配機械手臂部分受限于夾具的設計而只能對構件實行局部加工，后作業線通過增設傳送線及調整機構的方式而進行次級加工。現存方式無疑會增加機械系統的作業流程，增加流轉時間而降低效率。通過空間三維定點夾具的設計對簡化流程和多級高效制造裝配有重要的意義。

圖1 南煙復卷機臺

1 線接觸式三維定點夾具設計[3]

面對不規則的夾持加工要求，設計如圖3的三維定點的夾具裝置[4～6]。其主要由中軸、連接座、中心滑件、滑桿、滑塊和定位塊等組成。在保證滿足制造裝配加工面與空間的前提下，為了增大夾持力度[9]該裝置采用多桿先接觸的夾持方式，可有效增大與夾持物的接觸面積[7～9]而增大夾持緊度安全性和可靠性。

圖2 氣壓擴充夾具

圖3 三維定點夾具

圖4 中軸結構Creo2.0圖

具體使用中，將連接座連接于相應的固定端或者轉軸上，可實現夾具在連接端的固定和旋轉。然后以中軸為z軸進行前后的定位，具體為中心滑件在為與具有刻度的中軸上一點為z軸上的坐標位置的一級定位，中軸的結構細節如圖4所示。后通過連接于中心滑件的兩根滑桿及上的滑塊實現對于x軸上位置的選定，接著通過縱向的兩根滑桿及上的滑塊實現對于y軸上位置的選定，最后通過z軸上的四根滑桿及其上的定位塊分別對于不規則構件進行加持或擴充。為節省制造加工該夾具的成本，對于相應的滑桿與滑塊采用統一樣式與標準[10]。對于桿與滑塊的連接均采用螺栓定點摩擦固定。圖5是對于短管構件的靈活夾持示意圖。

2 結束語

本裝置的目的在于提供了一種新的定位夾撐裝置，利用各滑桿件與滑動件的配合滑動定位，可實現在三維空間內的自由滑動定位并配合定位件實現對被作用物的線接觸良好夾撐。其結構具有受力均勻、維修成本低、結構緊湊，自由度高、控制穩定性好的特點。

圖5 夾具夾持示意圖

[1]梁炳文.機械加工工藝與竅門精選[M].北京:機械工業出版社,1997.

[2]蔡瑾,段國林,姚濤,許紅靜.計算機輔助夾具設計技術回顧與發展趨勢綜述[J].機械設計,2010,27(2):1-6.

[3]李慶壽.機床夾具設計[M].北京:機械工業出版社,1983.

[4]徐國寶,徐志剛,楊紅亮,石卓棟.基于四連桿結構的兼容型氣囊式夾具[J].包裝工程,2017,38(5):141-145.

[5]吳玉光,高曙明,陳子辰.組合夾具設計的幾何原理[J].機械工程學報,2002,38(1):117-122.

[6]孫曉斌,楊海成,李原.基于特征的夾具設計方法研究[J].機械科學與技術(西安),2000,19(3):494-495.

[7]劉筱霞,楊冠波,董順蘭.基于Pro/E在包裝機械夾抱裝置改進中的應用[J].包裝工程,2009,30(1):73-74.

[8]張功學.材料力學[M].西安:西安電子科技大學出版社,2010.

[9]高博.Case-based retrieval approach for machining fixture design utilizingontology[J].Journal of Beijing Institute of Technology,2014,23(3):352-357.

[10]賈建華,范建蓓.柔性夾具在現代制造業中的應用與展望[J].機電工程,2005,22(12):53-55.