偏心夾具在偏心管研發中的應用

徐曉祥

摘要：偏心管制作中需要專用的偏心封口車床進行封口。研發過程中由于研發經費的制約不可能單獨設計偏心封口車床，只有借用現有的玻璃車床進行改裝，為此專門設計偏心夾具解決封口問題。

關鍵詞：偏心夾具；偏心管；分體式設計；快速夾具；壓力彈簧

中圖分類號：TG61文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）22-0045-021偏心夾具制作偏心管工序

（1）偏心管內外管裝配完成后（使內管固定，外管端口超出內管端口一段距離），放置在裝有偏心夾具的玻璃車床上，外管需封口端用玻璃車床三爪移動卡盤固定。以外管為圓心順時針低速旋轉，火焰開啟，加熱外管，加熱位置要超出內管端口，具體距離視玻璃管壁厚、半徑而定。

（2）待火焰將外管燒熔之后，固定外管端口處的三爪移動卡盤以一定的速度把燒熔處至端口的物料拉走，火焰加熱位置始終不變，實現外管拉封形成拉封平面，拉封平面距離內管端口有一定距離。

（3）調整火焰位置，使火焰始終加熱拉封后的拉封平面，拉封平面處的玻璃繼續被燒熔，拉封平面的厚度逐漸加大，直至熔融的拉封平面與內管端口對接起來。

（4）待內管端口與拉封平面熔融在一起，將偏心夾具停到合適的位置，手動壓動偏心滑塊（實現以內管為中心），啟動機器。機器實現玻璃管以內管中心為軸心轉動，裝有抓料棒三爪移動卡盤開始工作，抓料棒沿內管中心從拉封平面深入到內管里，把內管端口及拉封平面處的物料纏繞到揪料棒上，并沿原路返回。

（5）火焰繼續加熱，到內管端口與拉封平面完全燒熔后停止加熱，在內管與外管的腔內吹入壓縮空氣，使封口處鼓起，后冷卻，偏心封口完成。

2偏心夾具組成結構

偏心夾具設計采用的是分體式設計，這樣便于快速拆裝。需要做偏心管時拆掉一端偏心滑塊端，將偏心夾具軸裝到玻璃車床固定卡盤端，讓出偏心滑塊端，用卡盤將軸鎖緊，再裝上偏心滑塊（兩端的快速夾具同裝在一側）即可。不做偏心管時按此步驟拆下偏心夾具，玻璃車床可以加工其他產品。

（1）快速夾具：偏心時推動偏心滑塊到偏心的位置。

（2）同心限位擋板：同心時對偏心滑塊起到定位作用。

（3）偏心滑塊：偏心滑塊分兩個部分是固定端和滑動端。固定端通過螺絲連接在軸上，固定端上有燕尾槽。滑動端有燕尾塊，燕尾塊卡在槽中實現偏上下滑動，偏心時實現偏心管以內管為中心運動。滑動端上有夾緊裝置，用于鎖緊偏心管。

（4）軸：軸長800mm，外徑為160mm，壁厚5mm，裝夾在玻璃固定的卡盤端，用卡盤將軸鎖緊。

（5）彈簧：采用壓簧，套在偏心調節螺絲上，需要以偏心管外管為中心運動時，松開快速夾具，依靠壓簧回彈作用力實現同心。

（6）偏心調節螺絲：偏心螺絲調節偏心管的偏心量。

3偏心夾具設計

3.1快速夾具選用

快速夾具是根據平面四桿機構中雙搖桿機構的機械原理來設計的，其基本結構是由連桿、機架及兩連架桿等4個構件組成。

當連桿與連架的兩鉸接點和其中一連架桿的鉸接點，三點同在一直線時，機構處于死點位置。這時被夾緊的工件，無論有多大的反力(除破壞性反力)，也無法使壓頭松開，這就是機械力學中的死點夾緊原理。

為了避免在使用中，因外力負載變化和機械震動的影響，設計時，將中間鉸接點略偏于其他兩鉸接點的內側，以確保在最大夾緊的情況下，始終保持夾具機構鎖定在穩定狀態而不松脫。

快速夾具夾緊力：指夾具在鎖定位置，不產生機械變形的情況下，壓頭對工作的最大壓緊力，此壓緊力產生于壓頭在力臂上調至距離安裝座最近的位置。

壓頭對工件的壓力不固定，它隨壓頭在力臂上的不同位置而變，當遠離安裝座時，夾緊力減小。

快速夾具特點：結構簡單，安裝方便。被夾緊裝卸快捷，操作方便。裝夾快速靈活，夾緊力穩定，安全可靠，工作效率高，大大降低各種零部件加工、裝配、固定操作過程中的時間，所以零件經電鍍防銹處理，表面光潔美觀，具有較高的強度和耐磨性。

快速夾具種類：水平式、垂直式、推拉式、門閂式、焊接組立式、F型夾鉗、型家鉗以及氣動鉗等。

根據偏心夾具的安裝空間和位置，選擇水平式快速夾鉗，型號為GTY-20300，夾持力35kg。

3.2彈簧選用

偏心夾具在偏心加工完成后，手動松開快速夾具，依靠彈簧的回彈力實現以外管為中心旋轉。為此偏心機構上的彈簧選用壓力彈簧。

壓力彈簧的特點：壓簧是承受向壓力的螺旋彈簧，因能承受壓力，兩端可為開式、閉式、繞平或磨平，它所用的材料截面多為圓形，也有用矩形和多股鋼縈卷制的，彈簧有等節距和變節距的。壓縮彈簧的形狀有：圓柱形、圓錐形、中凸形和中凹形以及少量的非圓形乃至各種尾端之變體，可根據產品需要依設計成型，壓簧的圈與圈之間有一定的間隙，當受到

外載荷時，彈簧收縮變形，儲存變形能。

3.3壓力彈簧的設計數據

彈簧常數公式（單位：kgf/mm）：

G=線材的鋼性模數：琴鋼絲G=8000，不銹鋼絲G=7300，磷青銅線G=4500，黃銅線G=3500；d=線徑；Do=OD=外徑；Di=ID=內徑；Dm=MD=中徑=Do-d；N=總圈數；Nc=有效圈數=N-2。

彈簧常數計算范例：

線徑=2.8mm，外徑=16mm，總圈數=10.5圈，鋼絲材質=琴鋼絲

4結語

偏心夾具只適用于在試驗研發的狀態下使用。其有效地解決了偏心管制作封口過程中需要偏心加工問題，節約了研發資金，縮短了研發周期，同時為以后制作偏心封口機奠定了基礎。

參考文獻

[1]王啟平．機床夾具設計[M]．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2003．

[2]濮良貴．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，1989．

[3]周開勤．機械零件設計手冊[M]．北京：北京理工大學出版社，2000．