關(guān)于中夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

對中夾具具有同時實現(xiàn)定位與夾緊的特點，定位元件同時又是夾緊機構(gòu)。以中心面、對稱面為工序基準(zhǔn)的場合下，使用定心對中夾緊機構(gòu)可以實現(xiàn)快速夾緊，同時節(jié)省找正時間，提高加工精度。

PART 01 安全快速精密對中裝夾的專用夾具

薄壁件與脆性材料件的裝夾定位是回轉(zhuǎn)件精密裝配的一大難點。由于工件易變形或易受損，特別強調(diào)安全性，需要嚴(yán)格控制夾緊力。針對薄壁件與脆性材料件的實際裝配需要，設(shè)計一種可以實現(xiàn)安全快速精密對中裝夾的專用夾具。

1、設(shè)計思想

為了避免抓取工件時與手爪的保護爪干涉，采用四瓣抱爪均布。由于行程不大，可采用凸輪實現(xiàn)多點聯(lián)動，從動件為滑塊機構(gòu)，抱爪安裝在滑塊機構(gòu)上。正向轉(zhuǎn)動凸輪，抱爪張開，反向轉(zhuǎn)動凸輪，抱爪合攏。為了保證產(chǎn)品的定位精度與裝夾安全性，采用定位托座進行機械限位，在抱爪上裱糊適當(dāng)厚度的墊層進行保護，并提供安全的夾緊力。裝夾機構(gòu)的原理示意圖如圖1所示。

圖1 裝夾機構(gòu)原理示意圖

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

根據(jù)上述裝夾機構(gòu)原理，設(shè)計的夾具具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由底座、托盤、手柄、轉(zhuǎn)環(huán)、銷釘、滑塊和抱爪等零件構(gòu)成?；瑝K與抱爪通過螺釘聯(lián)接，位于最上面，基座提供類似于T形槽的滑槽作為約束。

圖2 快速精密夾具結(jié)構(gòu)示意圖

凸輪機構(gòu)布置在托盤的下面外部，凸輪與滑塊的接觸關(guān)系采用銷釘實現(xiàn)，凸輪的頂與彈簧的壓改由銷釘槽實現(xiàn)，銷釘槽的形狀和凸輪的對應(yīng)輪廓線一致，銷釘槽設(shè)計在小于45°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動的圓環(huán)（簡稱為轉(zhuǎn)環(huán)）上，轉(zhuǎn)環(huán)的結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)環(huán)結(jié)構(gòu)與三維效果圖

由于銷釘穿過基座，在基座上干涉部位開槽。為了安裝轉(zhuǎn)環(huán)，將托盤從底座上分離開，安裝轉(zhuǎn)環(huán)后用螺栓將托盤與底座連接固定在一起。在轉(zhuǎn)環(huán)上安裝手柄供手工操作，手柄布置在托盤的缺口處。轉(zhuǎn)動手柄，通過轉(zhuǎn)環(huán)、銷釘和滑塊驅(qū)動抱爪張開與合攏。三維效果圖見圖3。

3、運動間隙的消除

結(jié)構(gòu)方案中采用銷釘槽實現(xiàn)凸輪的頂與彈簧的壓，考慮到零件的加工誤差與部件的裝配間隙，為保證多個滑塊同時夾緊在底座上進行可靠定位，在銷釘與滑塊間串聯(lián)壓縮彈簧。消隙彈簧的預(yù)壓力以略大于抱緊力為宜。

4、應(yīng)用結(jié)果

上述的快速精密裝夾定位夾具，采用轉(zhuǎn)環(huán)、銷釘與滑塊結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了抱爪的快速對中聯(lián)動裝夾；采用限位托座和裱糊墊層，解決了裝夾的安全性問題；采用彈簧消除了傳動間隙，保證了裝夾定位精度。

PART 02 吊耳零件端面孔自定心對中夾具

圖4 吊耳零件

吊耳零件是一種比較復(fù)雜的零件，主要應(yīng)用于傳遞較大的動力和重大的連接場合，所以在一般的場合使用不多，屬于周期性、小批量生產(chǎn)零件。但由于其加工工藝流程長，使用專用設(shè)備加工效率低、成本高，不能很好地滿足現(xiàn)代工業(yè)加工技術(shù)的需要。如何簡化加工工藝？采用新設(shè)計的一種端面孔自定心對中夾具，可以有效的解決這個加工難題。

1、端面孔自定心夾具的結(jié)構(gòu)

圖5 夾具結(jié)構(gòu)圖

上圖中，端面孔夾具結(jié)構(gòu)中零件1為錐柄，錐尾帶M16的螺紋，螺紋與車床主軸錐孔連接。用來幫助工件加工時與車床定位與連接，保證同軸度。

圖6 錐柄連接

結(jié)構(gòu)圖中U形板跟零件3定位塊是定位裝置。在裝夾輔助加工時，工件倒放，開口跨過橫版，利用外圓端面，與U形板上表面實現(xiàn)端面孔心的定位，定位塊側(cè)靠工件，使得孔心與機床加工軸心同軸。具體定位如圖7。

圖7 工件與夾具裝配

當(dāng)端面孔5定位準(zhǔn)確后，旋動壓緊螺釘，使得壓緊塊緊靠工件上，寬度定為，螺栓配合開口墊片向下擰緊，緊固工件高度。

2、應(yīng)用結(jié)果

這種吊耳零件輔助夾具端面孔自定心對中夾具非常方便實用，節(jié)省多次找正的時間，并且精度的要求也得到保證，同時滿足加工的性能，能利用普通機床來加工類似吊耳形狀的精度較高的復(fù)雜零件，減少加工工藝，提高了效率，也降低了生產(chǎn)成本。

對中夾具的特點在于自動對中找正，同時實現(xiàn)更加精密的加工需求。對于一些特殊的加工件，如文中所述的薄壁類零件、吊耳零件，其設(shè)計對中夾具的思路也能應(yīng)用到其他以中心／對稱面為基準(zhǔn)的零件夾具設(shè)計中。