离心夹具的设计与结构分析.pdf

■ 意-夹具的设计与结if勾分if斤 ■ 文 ／沈阳机床有限责任公司 金丽英 姜红君 张洪波 【摘要】本文介绍的是用普通车床加工轴类件的 该夹具主要由花盘、固定座、滑座、卡爪、外罩 典型夹具——离心夹具。就该夹具如何能实现工件的 等组成 (见图一)。此夹具以车床主轴头的锥面定位， 定位、夹紧，确保零件加工精度等问题来加以论述分 通过双头螺栓连接与主轴把合在一起。使用该离心夹 析，并通过理论计算验证该夹具的安全系数 来证明 具时，用卡爪夹持工件外径，通过固定在车床主轴锥 该结构的安全可靠性。 孔内的顶尖顶住工件的中,UIL，承受切削时产生的进 【关键词】离心夹具、卡爪、夹紧力、切深抗力、 给抗力，可使工件的回转中心与机床主轴保持一致且 安全系数 同步旋转，从而保证了被加工工件外圆与中心孔的同 轴度。 车床在加工轴类零件时，为了减少装夹零件辅助 时间和减轻工人劳动强度，很好的保证加工工件外圆 与中心孔的同轴度，经常会采用离心夹具代替标准卡 盘结构。此夹具在一定范围内只需成套更换卡爪，就 可加工不同规格零件，且每套卡爪可夹持某一规格范 围的工件外径，操作极其方便。本文就此夹具的具体 结构进行分析论述，并通过理论计算验证其可靠性。 一 离心夹具的工作原理 该夹具是利用车床主轴的高速旋转，带动卡爪转 动产生离心力的原理夹紧工件。在机床主轴高速旋转 时，几个卡爪同时产生离心力夹紧工件，克服切削时 图一 离心夹具轴向剖视 图 产生的切深抗力，当主轴旋转停止后将工件 自动松开。 车床旋转夹具的结构设计原则是 ：装卸方便、质 本文论述的夹具为三爪夹紧结构，且充分遵守了六点 量均匀、使用安全可靠。 定位法则，即，三个卡爪的同时夹紧限制工件 、守、 该夹具为了装卸方便，承上启下的花盘用主轴锥 五个 自由度，通过车床主轴锥孔内的顶尖顶住工件的 面定位、定位块找正把合孔位置，再通过双头螺栓与 中心孔，限制了最后一个X 自由度。 主轴把合为一体。为保证夹具整体质量均匀，该夹具 的卡爪、压板及连接轴等数量均为三件，且均匀分布 =、离心夹具结构分析 在夹具主体上。由于滑座与固定座之间可相对转动， 第01期 数控机床市场 ·63· 日 当主轴高速旋转时，三个卡爪同时绕着各 自固定在滑座上的连接轴摆动，从而产生离心力夹紧工件。因此， 滑座与固定座连接只能通过把合在固定座上的压板卡在滑座的限位槽内，让其轴向保持一定转动间隙。考虑 到三个卡爪夹持工件时的夹紧力应保持一致，故在固定座上过盈打进定位销，限制卡爪摆动角度相同，实现 工件被夹持受力均匀 ：又因卡爪摆动的角度应受到一定范围的限制，故在固定座上用压缩弹簧顶起一个钢珠， 在卡爪转到角度极限时，此钢球会掉入在滑座上限位支钉 1200窝内，将滑座锁死 (见图二)。 图二 限位结构放大图 图三 离心卡盘工作示意图 对于车床高速旋转夹具及被加工零件首要考虑的应是安全问题，因此，通过螺钉连接将外罩把合在卡爪 连接轴轴头上，则滑座、卡爪等被防护在其内，与固定座之间产生相对转动。由于外罩固定在卡爪连接轴上， 卡爪工作时要求运动 自如的夹紧、松开工件，故，用连接轴长度调整卡爪、滑座、外罩之间的摆动间隙。这样， 就实现了夹具的安全可靠性。另外，考虑到工件被切削时，滑座及卡爪、外罩在离心力的作用下相对于固定 座转动一定角度，如果在机床主轴旋转停止后还会存在惯性矩，很难较快的松开工件，所以如图三所示，在 固定座及滑座之间设置了复位弹簧，让弹簧的一端固定在固定座上，另一端固定在滑座上，当固定座