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关于中夹具的结构设计与分析

日期:2020-11-30 07:00 作者:麻友圈2

  对中夹具具有同时实现定位与夹紧的特点,定位元件同时又是夹紧机构。以中心面、对称面为工序基准的场合下,使用定心对中夹紧机构可以实现快速夹紧,同时节省找正时间,提高加工精度。

  薄壁件与脆性材料件的装夹定位是回转件精密装配的一大难点。由于工件易变形或易受损,特别强调安全性,需要严格控制夹紧力。针对薄壁件与脆性材料件的实际装配需要,设计一种可以实现安全快速精密对中装夹的专用夹具。

  为了避免抓取工件时与手爪的保护爪干涉,采用四瓣抱爪均布。由于行程不大,可采用凸轮实现多点联动,从动件为滑块机构,抱爪安装在滑块机构上。正向转动凸轮,抱爪张开,反向转动凸轮,抱爪合拢。为了保证产品的定位精度与装夹安全性,采用定位托座进行机械限位,在抱爪上裱糊适当厚度的垫层进行保护,并提供安全的夹紧力。装夹机构的原理示意图如图1所示。

  根据上述装夹机构原理,设计的夹具具体结构如图2所示,主要由底座、托盘、手柄、转环、销钉、滑块和抱爪等零件构成。滑块与抱爪通过螺钉联接,位于最上面,基座提供类似于T形槽的滑槽作为约束。

  凸轮机构布置在托盘的下面外部,凸轮与滑块的接触关系采用销钉实现,凸轮的顶与弹簧的压改由销钉槽实现,销钉槽的形状和凸轮的对应轮廓线一致,销钉槽设计在小于45°范围内转动的圆环(简称为转环)上,转环的结构见图3。

  由于销钉穿过基座,在基座上干涉部位开槽。为了安装转环,将托盘从底座上分离开,安装转环后用螺栓将托盘与底座连接固定在一起。在转环上安装手柄供手工操作,手柄布置在托盘的缺口处。转动手柄,通过转环、销钉和滑块驱动抱爪张开与合拢。三维效果图见图3。

  结构方案中采用销钉槽实现凸轮的顶与弹簧的压,考虑到零件的加工误差与部件的装配间隙,为保证多个滑块同时夹紧在底座上进行可靠定位,在销钉与滑块间串联压缩弹簧。消隙弹簧的预压力以略大于抱紧力为宜。

  上述的快速精密装夹定位夹具,采用转环、销钉与滑块结构,实现了抱爪的快速对中联动装夹;采用限位托座和裱糊垫层,解决了装夹的安全性问题;采用弹簧消除了传动间隙,保证了装夹定位精度。

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  上图中,端面孔夹具结构中零件1为锥柄,锥尾带M16的螺纹,螺纹与车床主轴锥孔连接。用来帮助工件加工时与车床定位与连接,保证同轴度。

  结构图中U形板跟零件3定位块是定位装置。在装夹辅助加工时,工件倒放,开口跨过横版,利用外圆端面,与U形板上表面实现端面孔心的定位,定位块侧靠工件,使得孔心与机床加工轴心同轴。具体定位如图7。

  当端面孔5定位准确后,旋动压紧螺钉,使得压紧块紧靠工件上,宽度定为,螺栓配合开口垫片向下拧紧,紧固工件高度。

  这种吊耳零件辅助夹具端面孔自定心对中夹具非常方便实用,节省多次找正的时间,并且精度的要求也得到保证,同时满足加工的性能,能利用普通机床来加工类似吊耳形状的精度较高的复杂零件,减少加工工艺,提高了效率,也降低了生产成本。

  对中夹具的特点在于自动对中找正,同时实现更加精密的加工需求。对于一些特殊的加工件,如文中所述的薄壁类零件、吊耳零件,其设计对中夹具的思路也能应用到其他以中心/对称面为基准的零件夹具设计中。

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