一種推式平移夾緊器設計

盧耀堂，趙金龍

(陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西寶雞 722409)

0 引言

文中涉及的是殼體類工件工裝夾具自動化設計，一般采用液壓或氣動的翻轉夾緊和轉角夾緊的方式實現，根據工件加工時產生的切屑力大小不同，而選用不同缸徑的油缸或氣缸。對于個別結構特殊的工件(見圖1)，既沒有足夠的夾緊空間又不能設計工藝臺，只能通過工件側面孔系夾緊，目前沒有合適的自動夾緊模塊，只能通過手動操作，但這僅限于能從工件外部夾緊的情況[1]，若夾緊點是在工件內部空腔的，就無從下手。現需一種新式的自動夾緊結構來克服原來的缺點。

圖1 自動變速箱油底殼(外形尺寸：745 mm×500 mm×160 mm，淺灰色面為加工面)

1 新工裝設計

為解決文中所述特殊結構工件，因夾緊空間狹小，不能采用常規翻轉夾緊和轉角夾緊的方式實現，同時又要滿足自動化的工裝設計需求。通過對傳統液壓夾具常用的夾緊器分析后，得出如下技術方案：

(1)工作原理

該設計是基于傳統液壓連桿式夾緊器(見圖2)，并利用鉸接連桿原理[2]進行改進，將其夾緊臂翻轉夾緊動作轉變成夾緊臂先平移后夾緊工件的動作。其基本原理是：如圖3所示，利用連桿結構先使扇齒8擺動，并帶動齒條壓板7水平移動，當連桿塊9頂點接觸到齒條壓板7后，帶孔銷軸6開始作為支點，齒條壓板7做翻轉下壓動作，直至夾緊工件。

其中原連桿3(見圖2)改進為扇齒8(見圖3)，原夾緊臂2(見圖2)改進為連桿塊9(見圖3)，彈簧柱塞4(見圖3)起穩定齒條壓板7(見圖3)移動的作用。由于夾緊過程中油缸內部活塞處于上推狀態，其受油壓面積大，能最大化利用油缸夾緊能力，故名“推式”夾緊器。外罩2(見圖3)可以防止工件碰撞和切屑掉入，提高其使用剛性和使用壽命。

此夾緊器結構部分是模塊化設計，可以與多種形式的傳統液壓連桿式夾緊器(見圖2)油缸(雙動型、單動型等)匹配使用，通用性強。該推式平移夾緊器經過合理計算和設計后，可以得到精確的平移距離、夾緊行程和夾緊力。圖4—圖5分別是傳統液壓連桿式夾緊器(放松狀態)和推式平移夾緊器(放松狀態)，圖6是推式平移夾緊器整體裝配后的效果圖。

圖2 傳統液壓連桿式夾緊器(夾緊狀態)

(2)受力分析

該設計以常用的CLT06L連桿式夾緊器(Pa)為例改裝，其夾緊力如下：

當設備油壓為4.5 MPa時，CLT06L的油缸內徑D=35 mm，面積s=9.6 cm2，輸出效率為0.9，查其手冊性能表，得到其油缸能力FC=3.7 kN，則夾緊力

F=[FC×HG/(LH-HG)]×η=[3.7×24/(66-24)]×0.9=1.9 kN

式中：LH表示總力臂臂長；HG表示動力臂臂長；LH-HG表示阻力臂臂長。

2 應用案例

根據被加工工件特點，設計相應的自動夾具[3-4](見圖7)，該工裝用于工件結合面澆口系統鋸切，使用設備為臥式帶鋸。工件夾緊后，可手動翻轉整個工裝，然后工作臺移動至加工工位。

圖7 推式平移夾緊器應用的自動夾具設計

3 應用效果

對比實際自動夾具應用前后(見圖8)，效果明顯，主要體現在以下3個方面：(1)工件裝夾方便 ，降低勞動強度；(2)提高班產量；(3)提高工件加工面質量及穩定性。

圖8 實際自動夾具應用前后

4 總結

文中所述夾緊器不僅能夠實現自動夾緊、提高操作方便性，同時該設計是在傳統液壓連桿式夾緊器的基礎上改裝的，設計時已考慮將其拆卸下來的部分零部件盡可能用于該夾緊器，所以也降低制作成本。總之，此夾緊器結構新穎緊湊、剛性好、防磕碰，能作為傳統夾緊器大家族的新一員，給予設計人員更大的創新設計空間。