用于異形盤形零件端面車削加工的夾具設計

喬 亮

1 研究背景

對于異形零件而言，進行車削加工時，由于外形的原因，不能使用通用的三爪卡盤，必須設計特殊的定位夾緊裝置，才能達到在車床上加工的目的。

圖1所示的零件為近似多邊形的盤形異形零件，A面為加工面。下文將以該零件為對象，介紹用于其端面加工夾具的設計。

圖1 工件簡圖

該零件加工面為A面，因此，定位在其對側B面并在垂直方向壓緊即可。為避免加工過程中壓緊裝置與刀具的干涉，只能將壓緊點布置于加工面外側，即C、D、E三處。定位方案確定無疑，壓緊結構的設計便成為夾具設計的關鍵所在。

2 回轉中心的確定

由于車削加工在高速旋轉中進行，為避免旋轉運動中質量分布不平衡產生過大的偏心力，工件的回轉中心應盡量靠近質心，也便于配重設計。而圖1所示零件由于壓緊點分布不規則，回轉中心的選擇還要考慮壓緊點的因素，使各點壓緊力矩接近，避免各壓緊點受力相差懸殊。綜合考慮，回轉中心選在中心線偏下位置。

3 壓緊機構

壓緊機構的作用是保證工件的可靠定位并確保工件在加工過程中不能移位。壓緊結構的設計要考慮壓緊力的來源（手動壓緊/自動壓緊）、操作的便利性等因素。本例中，壓緊力由液壓油缸提供。

3.1 壓緊機構的選擇

此件壓緊位置空間有限，因此，壓緊機構考慮杠桿結構或螺旋凸輪結構。杠桿結構要求張開充分，以方便工件上下。而螺旋凸輪結構在升降過程中同樣要求壓板擺動足夠角度以躲避工件。螺旋凸輪結構結構相對緊湊，但制造裝配要求較高。因此，選用杠桿結構實現壓緊。

3.2 壓緊結構的布置

沿切向布置，壓緊結構幾與壓緊側斜邊平行，力臂較長，結構尺寸較大；而且由于壓緊空間緊湊，壓板半側受力，壓緊不可靠。壓板沿徑向布置，較小的尺寸即可實現壓緊結構，并使壓板與工件的接觸面積在現有條件下盡可能大。

3.3 壓緊結構的設計

如圖2所示，壓緊結構采用連桿原理，將支點設在壓板后端，壓板在驅動桿的作用下繞支點轉動，運動軌跡是繞支點的圓；同時，通過杠桿的放大原理，驅動桿較小的行程可以實現壓板前端較大的張開距離，提供上下工件時所需空間。由于壓緊點壓緊面積有限，夾具設置了限位塊和限位銷，防止加工中因碰撞導致工件轉動移位甚至甩出。3.4 夾具的驅動機構

圖2 壓緊結構

圖3 夾具俯視圖

夾具的動力來源于機床配置的油缸，油缸通過拉桿與驅動機構連接（見圖3）。三個驅動桿沿套筒上下移動，其高度可以通過中間桿上的螺紋調節，三個驅動桿通過中間桿連接在過渡板上，保證三個夾緊點同步夾緊。

3.5 配重的設計

為防止夾具高速旋轉時偏心力對機床主軸的影響，夾具還需設計配重塊以平衡偏心力的影響。如圖4所示，平衡塊通過T形螺栓固定在夾具體上，可以沿圓周方向的T形槽調整位置，滿足較大的不平衡量的調整。

圖4 夾具剖視圖

4 結語

本文討論了一個不規則盤形零件的夾具設計，根據其加工要求，著重對其壓緊結構進行分析。總而言之，夾具的設計需要根據零件加工的工藝要求進行。對于車床夾具而言，夾緊定位部位為圓形的工件夾具相對簡單，不規則形狀工件的夾具要復雜得多；夾具除可靠的夾緊定位外，還需要充分考慮高速旋轉時離心力對夾具的影響乃至利用離心力實現工件的定位夾緊。

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