1、第期(总第 期)年月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o A u g 文章编号:()薄壁零件加工车床夹具设计张莉(郑州科技学院 机械工程学院,河南郑州 )摘要:薄壁零件外圆加工时,由于刚度差,容易造成零件变形.为克服上述问题,设计了一种适用于薄壁空心圆柱零件的车床夹具.夹具的安装体一侧中部开设有安装孔,安装孔的表面设置有主夹持机构,内底部设置有副夹持机构.主夹持机构能够在夹持零件外圆的同时增加与薄壁零件的接触面积,副夹持机构能够从内弧夹持零件,达到内外一起夹持的效果;夹具采用气缸提供动力,可以
2、获得稳定的夹持效果.利用该夹具能够有效地增加薄壁零件加工时的刚度,提高零件的加工精度.关键词:薄壁零件;车床夹具;设计中图分类号:T G 文献标识码:A河南省科技攻关计划项目()收稿日期:;修订日期:作者简介:张莉(),女,河南开封人,副教授,硕士,主要从事机械加工工艺方面的研究.引言数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床,也是目前国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床.零件外圆加工是对零件外表面进行切削加工,是车床最基本的切削加工之一.对于普通的零件车床夹具可直接进行夹持,而对于薄壁零件外圆加工时,车床夹具接触面积较小,容易使薄壁零件产生形变.为克服上述缺陷,设计了一种用于薄壁零件加工外
3、圆的车床夹具 .车床夹具总体结构设计的薄壁零件加工外圆的车床夹具如图和所示 .安装体的一侧中部开设有安装孔,安装孔的表面设置有主夹持机构,内底部设置有副夹持机构.主夹持机构包括主块、移动控制机构和气缸控制机构.安装体的外表面开设有开口滑道,开口滑道的内顶部设置有气缸控制机构,气缸控制机构的伸出端设置有主块,它与开口滑道的表面滑动连接.移动控制机构包括侧向伸出机构和底部伸出机构,侧向伸出机构包括延伸块、内部齿轮、行走齿轮 和行走齿道;底部伸出机构包括底部齿道、旋转齿轮和伸出条.副夹持机构包括伸出机构和滑动机构,伸出机构包括底槽、竖直条、电动推杆 和升降架;滑动机构包括底部滑道 和侧向滑道.夹具设
4、计及工作原理本夹具设计方案是针对空心圆柱零件外圆表面加工的.安装体固定在机床的轴承上,可以进行旋转.安装孔的设置就是为了针对类似空心圆柱零件的,主夹持机构的作用是夹持零件的外壁,且主夹持机构是通过气缸进行控制的,三个气缸控制机构是同步控制的,而方案中的三组电动推杆(图零件)也是同步控制的.从图可以看出,利用主块的移动带动行走齿轮进行旋转,因为行走齿道是设置在开口滑道上的,所以当主块移动时行走齿轮就会旋转,行走齿轮旋转带动内部齿轮旋转,内部齿轮旋转使延伸块伸出,达到增加接触点的效果,而且在主块移动时还能在底部齿道的带动下使旋转齿轮旋转,旋转齿轮由中部一个小齿轮、两侧两个大齿轮组成,三个齿轮一体设
5、置组成旋转齿轮,旋转齿轮的两侧大齿轮啮合底部齿道,而中部小齿轮啮合伸出条,伸出条伸出带动卡条伸出,卡条和工件直接接触,作用是当零件外部具有凹槽时可以卡住凹槽,达到零件防脱的效果.本方案延伸块、内部齿轮、行走齿轮、旋转齿轮和伸出条在主块上都设置有对应的槽,侧向伸出机构的行走齿道 固定设置于开口滑道的内底部,行走齿道 的表面啮合有行走齿轮,行走齿轮 的表面啮合有内部齿轮,内部齿轮 的一侧啮合有延伸块;底部伸出机构的底部齿道设置于主块的下表面,旋转齿轮设置在安装体的内部,旋转齿轮的两侧啮合有底部齿道,旋转齿轮的中部啮合有伸出条,伸出条 的一侧滑动连接有卡条,伸出条 和卡条 之间设置有弹簧.安装孔的内
6、底部设置有副夹持机构,伸出机构的底槽 开设于安装孔的上表面,电动推杆 的作用就是带动竖直条伸出,而且竖直条在伸出时先竖直向上移动,然后斜向上移动,达到支撑零件内弧的效果,并且能够增加竖直条伸出的长度,也就是增大与零件内弧的接触面积;底部滑道的作用是使竖直条可以在升降架上滑动,而侧向滑道的作用是为了方便竖直条先竖直升降再斜向上移动.升降架固定设置在电动推杆的输出端上,电动推杆 固定设置于底槽 的内顶部,电动推杆 的伸出端设置有升降架;滑动机构的侧向滑道 设置于底槽 的侧壁,底部滑道 开设于升降架 的上表面,竖直条的两侧均固定设置有可用于侧向滑道 滑动的滑块,竖直条的下表面固定设置有可用于底部滑道
7、 滑动的底部滑块.安装体;延伸块;安装孔;气缸控制机构;开口滑道;主块;竖直条;底部齿道;旋转齿轮;底部滑道;侧向滑道图车床夹具结构示意图夹具使用步骤该用于薄壁零件加工外圆的车床夹具,使用步骤如下:()将零件放入到安装孔,先固定零件的外弧面,然后控制电动推杆使竖直条固定零件的内弧面,达到多点支撑零件的效果.()主块夹持放置在安装孔上的零件,在气缸控制机构的带动下向安装孔圆心移动,并且在夹持零件的同时控制行走齿轮和旋转齿轮进行旋转.()行走齿轮旋转带动内部齿轮旋转,内部齿轮旋转使延伸块伸出,达到增加夹持点的效果,从而最终稳定夹持薄壁零件.总结该夹具能够在夹持零件的同时增加与薄壁零件的接触面积,对
8、于内部具有空间的零件,能够从内部进行夹持固定,并且在内部夹持时增加与薄壁的接触面积,达到内、外一起夹持的效果,也避免了零件外部夹持时夹持力度过大造成零件外部产生形变.在零件外表面具有凹槽时卡条能够卡在凹槽上,防止零件脱离.该夹具可以实现对内外径不同、长度各异的常见不同薄壁类零件的装夹,不仅适用于大批量薄壁零件的加工,而且适用于中小批量单件零件的加工.内部齿轮;行走齿轮;行走齿道;电动推杆;升降架;底槽;伸出条;卡条图安装体中部剖视图参考文献:成蔚薄壁回转体零件夹具系统设计及其三维装配仿真研究D太原:中北大学,:陈鹏飞,李祥飞,何显铭,等基于薄壁零件刚度仿真到真实迁移的力控制研究J机械工程学报,
9、():刘晓辉薄壁零件的夹持方法和内胀式锥面弹性夹具的分析计算D合肥:合肥工业大学,:张智森,许永强,陆海桃,等薄壁壳体零件加工夹具设计J组合机床与自动化加工技术,():李宏策,郭雄华,李文芳通用薄壁类零件柔性夹具设计J机床与液压,():林惠标薄壁回转型零件精车加工外型面夹具的设计J机械工程与自动化,():李银标,高敏,于俊杰一种适用于薄壁型器件的数控车床夹具:中国,Z L P 教传艳,吴敬高精度薄壁铜套加工工艺优化及夹具设计J机床与液压,():D e s i g no fL a t h eF i x t u r e f o rT h i n W a l l e dP a r t sP r o
10、c e s s i n gZ H A N GL i(S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,Z h e n g z h o u ,C h i n a)A b s t r a c t:W h e nm a c h i n i n g t h eo u t e r c i r c l eo f t h i n w a l l e dp a r t s,d u e t op o
11、 o r s t i f f n e s s,i tw a s e a s y t oc a u s ep a r t d e f o r m a t i o n I no r d e rt oo v e r c o m e t h ea b o v ep r o b l e m s,a l a t h e f i x t u r e s u i t a b l e f o r t h i n w a l l e dh o l l o wc y l i n d r i c a l p a r t sw a sd e s i g n e d Am o u n t i n gh o l ew a
12、sa r r a n g e d i nt h em i d d l eo fo n es i d eo f t h em o u n t i n gb o d yo f t h ef i x t u r e,t h es u r f a c eo f t h em o u n t i n gh o l ew a sp r o v i d e dw i t ham a i nc l a m p i n gm e c h a n i s m,a n dt h e i n n e rb o t t o mw a sp r o v i d e dw i t has e c o n d a r yc
13、l a m p i n gm e c h a n i s m,t h em a i nc l a m p i n gm e c h a n i s mc a nc l a m pt h eo u t e rc i r c l eo f t h ep a r ta n di n c r e a s et h ec o n t a c ta r e aw i t ht h et h i n w a l l e dp a r ta t t h es a m et i m e T h ea u x i l i a r yc l a m p i n gm e c h a n i s mc a nc l
14、a m pt h ep a r t f r o mt h e i n n e r a r c t oa c h i e v e t h ee f f e c t o f c l a m p i n gt h e i n n e r a n do u t e rp a r t s t o g e t h e r,t h e f i x t u r ew a sc l a m p e db ya i r c y l i n d e r,w h i c hh a das t a b l e c l a m p i n ge f f e c t T h eu s eo f t h i s f i x t u r e c a ne f f e c t i v e l y i n c r e a s e t h e r i g i d i t yo f t h i n w a l l e dp a r t sd u r i n gm a c h i n i n ga n d i m p r o v e t h em a c h i n i n ga c c u r a c yo fp a r t s K e y w o r d s:t h i n w a l l p a r t s;l a t h e f i x t u r e;d e s i g n机 械 工 程 与 自 动 化 年第期
