薄壁件車床夾爪設計分析

張貴葉

（中航工業東安集團工程技術部，黑龍江 哈爾濱 150066）

1 概述

薄壁件夾緊外圓進行車削加工時，在夾緊力的作用下，零件易產生變形，從而影響加工精度，工件尺寸公差不易保證。以目前我公司加工的一種產品加工為例，其外圓直徑463mm，壁厚為25mm，屬薄壁件，且毛坯為鍛造方式生產，存在外形不規則的特點，工藝要求在以外圓為夾緊定位基準的前提下，車削端面和內孔，內孔尺寸公差帶只有0.10mm。試制該零件時，我們曾采用傳統的軟三爪夾緊外圓的方式，夾緊時工件易變形，影響加工精度，同時，由于毛坯外圓不規則，夾緊定位不穩定，為了減少變形，需減小夾緊力，但這樣可能會出現夾不緊的情況。對此，我們突破傳統的通過加大裝夾接觸面積的方式，采用了一種六點定位夾緊的浮動三爪（如圖），在實際應用中取得了較好的效果。

2 浮動三爪夾具的組成

我們采用的浮動三爪夾具包括三爪本體、連接塊、夾緊釘及特殊鑲套。三爪本體通過鑲套連接在連接塊上，連接塊像普通三爪一樣與車床卡盤連接，六個夾緊釘成對分別固定在三爪本體上，以鑲套為支點，連同三爪本體隨毛坯外圓的高低起伏，有微量的浮動（浮動量有嚴格要求，不可隨意給定），起到浮動夾緊作用。夾緊釘帶錐的尖部隨著夾緊力的作用扎入毛坯表面一定深度，不需要過大的夾緊力，就可以實現薄壁件加工的定位和夾緊，防止工件變形。

3 工作原理

因毛坯為鍛造工藝制造，毛坯上多處存在表面凹陷，普通三爪夾緊時易造成工件變形過大或夾不緊。采用六點定位夾緊的浮動三爪即可克服此缺點。在卡盤向中心移動過程中，當夾緊釘沒有與工件接觸時，三爪本體會以鑲套為圓心，零件會給夾緊釘一個作用力，使三爪本體產生一定的轉角，隨著三爪本體夾緊動作繼續，使兩個定位釘同時與工件表面接觸，這樣三爪本體的浮動量克服了工件表面缺陷。同理，其他兩個卡爪也如此運動，六個夾緊釘尖點最終都與毛坯外圓同時接觸，保證了工件的定位夾緊。

4 理論分析

從力學上分析，傳統的三爪接觸面為三爪與毛坯的接觸面積，設為S1，而六點定位夾緊的浮動三爪夾具與毛坯外圓的接觸面為兩個點，設為S2，那么兩種方式夾緊時零件表面受到的壓強分別為P1=F1/S1和P2=F2/S2，因S2遠遠小于S1，故保證同樣的壓強下，F1遠遠大于F2。薄壁件加工中，夾緊壓力應越小越好，六點定位夾緊的浮動三爪夾具將受力面縮小到兩個點，S2非常小，這時夾緊釘與工件接觸處壓強較大，使夾緊釘輕易嵌入工件表面一定深度，夾緊不僅僅依靠摩擦力作用，從而大大增加了夾緊的穩定性，在夾緊力較小的情況下，實現了工件的夾緊定位。

5 應用效果

在使用傳統三爪加工時，工件精度很難保證，不合格品率較高。通過使用六點定位夾緊的浮動三爪夾具，其加工效果明顯改善，不但滿足了內孔的工藝尺寸要求，而且內孔的圓柱度也非常好。

[1]董偉雄.加工鉆夾頭夾爪斜面用組合拉刀的設計[J].工具技術，2001-06-22.