多級(jí)盤類零件用自動(dòng)偏心夾具設(shè)計(jì)

王藝格+申玉萍

摘要：本文描述多級(jí)盤類零件去除不平衡量用夾具的精簡(jiǎn)方案研究與設(shè)計(jì)。用將多級(jí)盤去除不平衡量用的多個(gè)夾具，整合成一個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)，用多個(gè)階梯面對(duì)零件進(jìn)行定位，且整個(gè)夾具僅采用一組壓板，通過調(diào)整壓板位置實(shí)現(xiàn)對(duì)所有盤的壓緊，節(jié)約工裝數(shù)量，從而降低成本且節(jié)約工時(shí)；將夾具的找正帶設(shè)計(jì)成相對(duì)夾具整體偏心的形式，實(shí)現(xiàn)找正夾具后零件自動(dòng)偏心，降低找正難度；并經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，滿足工藝要求，實(shí)現(xiàn)僅一套工裝完成對(duì)多級(jí)盤類零件的加工的方案研究設(shè)計(jì)。

引言：盤類零件的精加工，對(duì)平衡度有要求時(shí)，需要進(jìn)行去除不平衡量加工工序，即通過偏心加工在零件的圓周方向去除材料，從而使零件達(dá)到平衡要求。通常，該加工采取每級(jí)盤單獨(dú)使用一個(gè)夾具的方式進(jìn)行加工，每次加工不同級(jí)的盤時(shí)都需重新裝載夾具。對(duì)于多級(jí)盤類零件，特別是一些形狀相似、定位面相同，僅尺寸大小不同的盤類零件，如果每一級(jí)盤各采用一套夾具來進(jìn)行加工，將需要很多套夾具，每加工一級(jí)盤需要在機(jī)床上重新裝夾一次夾具，浪費(fèi)工時(shí)，工裝夾具成本高、保存維護(hù)費(fèi)用高，且由于夾具通常體積大且沉重，重新裝載夾具，會(huì)大大增加工人的勞動(dòng)量。

1零件特征及加工工藝分析

零件為盤類零件，外止口定位，機(jī)加工藝要求，通過進(jìn)行偏心車加工在圓周處去除不平衡量以實(shí)現(xiàn)平衡。其他待加工盤形狀與該零件類似，只是尺寸大小不同。榫齒上方和下方的凸出部分均較高，整個(gè)過程需要考慮防止與零件及夾具體發(fā)生碰撞干涉問題，并且要考慮壓板在前后上下移動(dòng)時(shí)，不能與定位環(huán)發(fā)生干涉。另外需要考慮的是如何實(shí)現(xiàn)偏心找正，實(shí)現(xiàn)偏心加工的問題。

2分析確定工裝解決方案

設(shè)計(jì)時(shí)將多個(gè)盤的夾具合并成一個(gè)夾具，將夾具與零件接觸的面做成若干個(gè)臺(tái)階面，每個(gè)臺(tái)階面的圓周對(duì)應(yīng)每級(jí)盤的定位尺寸，從最低的臺(tái)階至最高的臺(tái)階依次對(duì)應(yīng)的是直徑最小至直徑最大的盤。通過調(diào)節(jié)臺(tái)階面的高度，使每級(jí)盤裝夾時(shí)均不與其余的臺(tái)階面發(fā)生干涉碰撞。僅采用一組壓板，通過調(diào)整壓板前后位置以及高度實(shí)現(xiàn)對(duì)所有盤的壓緊，值得注意的是，要合理設(shè)置臺(tái)階面之間的高度差，確保每一級(jí)盤均不與臺(tái)階面干涉，且均滿足定位要求，必要時(shí)可在定外環(huán)外周相應(yīng)去料，留出壓板的移動(dòng)空間。

對(duì)于實(shí)現(xiàn)偏心加工，以往該工序采取夾具體本身不偏心，將夾具安裝到卡盤上找正后，通過推動(dòng)卡盤，使卡盤的某一腳發(fā)生固定位移進(jìn)而使夾具體整體相對(duì)機(jī)床中心偏心的方式，來達(dá)到偏心加工的目的。該方法找正復(fù)雜，誤差大，需要很熟練的工人來操作。若將找正帶做成與夾具體偏心。這樣，只需找正找正帶，夾具體及夾具上的零件會(huì)自動(dòng)偏心。大大節(jié)約找正時(shí)間，降低找正難度。

為了方便工人快速找到要加工的位置，在底座上合適的位置劃線，標(biāo)示偏心最大處，即需要加工的位置，這樣，安裝零件時(shí)，只需將要加工的位置對(duì)準(zhǔn)劃線，夾緊后便可直接加工。

3工裝結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

3.1工裝總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

如圖1所示，是根據(jù)上述解決方案設(shè)計(jì)的工裝總體結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)分析確定的解決方案，構(gòu)思工裝總體結(jié)構(gòu)。

首先考慮底盤的設(shè)計(jì)，底盤大小考慮零件尺寸，底盤設(shè)成環(huán)形，中間去除材料從而減重；底盤上設(shè)有圓周上的找正帶，圓周的找正帶設(shè)置成與夾具體整體偏心的方式，這樣，裝夾時(shí)只需將找正帶找正，零件及夾具體整體便會(huì)自動(dòng)相對(duì)機(jī)床偏心，找正方便。

定位環(huán)設(shè)計(jì)，采用臺(tái)階面定位方式，每個(gè)臺(tái)階面的圓周對(duì)應(yīng)每級(jí)盤的定位尺寸，從最低的臺(tái)階至最高的臺(tái)階依次對(duì)應(yīng)的是直徑最小至直徑最大的盤。通過調(diào)節(jié)臺(tái)階面的高度，使每級(jí)盤裝夾時(shí)均不與其余的臺(tái)階面發(fā)生干涉碰撞。如圖2為加工最大盤時(shí)壓板及零件位置，圖3 為加工最小盤時(shí)壓板及零件位置。定位環(huán)上設(shè)置螺栓孔和銷子孔與底盤固定。為防止壓板在前后上下移動(dòng)時(shí)與定位環(huán)發(fā)生干涉，在定位環(huán)的相應(yīng)位置留出缺口。

壓板采用一組，與調(diào)節(jié)支承、雙頭螺柱、螺母、彈簧配合成壓緊機(jī)構(gòu)。能夠前后上下移動(dòng)。如圖2，當(dāng)壓緊較大盤時(shí)，壓板上移后退；如圖3，當(dāng)壓緊較小盤使，壓板下降前移。

3.2詳細(xì)設(shè)計(jì)

底盤的設(shè)計(jì)，材料選用45號(hào)鋼，底盤大小考慮零件尺寸，設(shè)成環(huán)形；底盤的外徑中心孔同心。底盤上設(shè)有兩個(gè)找正帶：上表面找正帶以及圓周上的找正帶，圓周的找正帶設(shè)置成與夾具體整體偏心a

（偏心量按需要給定），底盤下部縮進(jìn)的圓周面用來與機(jī)床相連，該圓周面與圓周找正帶同心，與夾具體整體偏心a。底座上設(shè)有止口用來放置定位環(huán)，設(shè)有8個(gè)螺栓孔一個(gè)銷子孔與定位環(huán)相連，并沿周4處均布起重螺栓方便吊起。在底座上合適的位置劃線，標(biāo)示偏心最大處，即需要加工的位置，這樣，安裝零件時(shí)，只需將要加工的位置對(duì)準(zhǔn)劃線，夾緊后便可直接加工。底座上設(shè)置6組螺栓孔用來安裝壓緊機(jī)構(gòu)，所有壓緊機(jī)構(gòu)的螺栓孔所在的圓與底盤外徑同心。

定位環(huán)設(shè)計(jì)，材料選用45號(hào)鋼，采用臺(tái)階面定位方式，每個(gè)臺(tái)階面的圓周對(duì)應(yīng)每級(jí)盤的定位尺寸，從最低的臺(tái)階至最高的臺(tái)階依次對(duì)應(yīng)的是直徑最小至直徑最大的盤。通過調(diào)節(jié)臺(tái)階面的高度，使每級(jí)盤裝夾時(shí)均不與其余的臺(tái)階面發(fā)生干涉碰撞。定位環(huán)上設(shè)置螺栓孔和銷子孔與底盤相連。為防止壓板在前后上下移動(dòng)時(shí)與定位環(huán)發(fā)生干涉，在定位環(huán)的相應(yīng)位置留出缺口。在定位環(huán)上不存在偏心。所有圓周同心，與底盤的外徑同心。

4結(jié)論

按照該方案方案設(shè)計(jì)的裝置，在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，工人將該夾具裝夾在機(jī)床上，找正后裝夾零件，將壓板調(diào)到合適的位置后擰緊帶肩六角螺母，零件被夾緊，零件自動(dòng)相對(duì)車床偏心，在車床上車去不平衡量，松開螺母，卸下零件，裝夾下一級(jí)盤，重復(fù)此步驟，完成對(duì)所有零件的加工。實(shí)現(xiàn)了1套工裝加工多個(gè)零件的目標(biāo)，提高了設(shè)備利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 機(jī)械工程手冊(cè)/電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)編.機(jī)械工程手冊(cè)[M].第9卷 機(jī)械制造工藝（三）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，年份.1982.

作者簡(jiǎn)介：王藝格（1989），女，籍貫遼寧。設(shè)計(jì)員。主要從事工裝設(shè)計(jì)研究。