基于臥式雙面單工位版輥數控粗精鏜車專用機床的夾具設計

施兆春 華亮亮

（1.南京工程學院，江蘇南京211167；2.重慶威諾克智能裝備股份有限公司，重慶402160）

0 引言

版輥也叫鋼輥，又分空心輥和實心輥，帶軸輥和非帶軸輥，一般用于制版，滾筒表面鍍銅，經過凹版電子雕刻機雕刻好圖案，然后鍍上一層鉻。做好后交付印刷廠，常用于塑料包裝的印刷。版輥大量用于印制電路板中，批量大、品種多，有壓紋版輥、包裝版輥、木紋版輥、壁紙版輥等等。

以往一般采用車床兩頭分別加工，兩次加工的缺點是工人勞動強度大，技術水平要求高，生產效率低，最大的問題是兩頭錐孔同軸度不小于0.05 mm，版輥裝配后使用，產品壓印不均勻，不能符合要求。

1 產品特點

在與客戶多次溝通后，我們總結了版輥生產的特點：多品種、中批量。所有品種加工內容相似，如圖1所示，零件外徑范圍：100～350 mm；長度范圍：300～1 100 mm；內孔直徑范圍：70～100 mm；內臺階端面直徑：140 mm；錐孔范圍：0°～32°。

圖1 版輥工序圖

加工完成后工件精度：（1）內錐孔：跳動≤0.02 mm；錐孔表面及倒角粗糙度Ra≤1.6；錐孔錐度誤差≤10′。（2）內臺階端面：表面粗糙度Ra≤6.3。（3）綜合精度：錐孔兩端同軸度≤0.05 mm；錐孔與外圓同心度≤0.05 mm。

在了解產品特點后，我們設計的專機方案需解決的問題有：一是設備具有兼容性，能夠加工客戶現有多品種產品，更換品種方便；二是解決困擾客戶的因兩端錐孔分次加工不同心引起的產品壓印不均勻問題；三是保證設備加工質量穩定可靠，加工效率高，讓客戶投資有高回報；四是將專機行業的先進技術充分應用到方案中，使設備既價廉物美又便于操作，讓客戶優先選用我們的方案。

2 設備技術屬性

2.1 機床結構

如圖2所示，數控機床為雙面臥式結構，由床身部件1、數控滑臺部件2、刀具部件3、數控鏜車頭部件4、夾具部件5等主要部件構成，其他部件有控制部件、氣動部件、潤滑部件、防護部件等。

圖2 機床總圖

2.2 機床動作

人工上料—對齊端面—定心夾緊—滑臺快進—鏜內錐孔、車內端面—滑臺快退—夾具松開—人工下料—機床循環。

3 專用夾具設計

3.1 專用夾具的要求

（1）夾具兩個短V型塊定位，控制4個自由度，端面定位，控制1個自由度，共限制5個自由度，為欠定位，可滿足工序要求；（2）夾具夾緊力由一個伺服電機驅動，通過聯軸節驅動左旋及右旋滾珠絲桿帶動V型塊夾緊工件，夾緊力可通過系統設定伺服電機扭矩任意調節；（3）兩個夾緊V型塊，由絲桿行程控制距離，可相應夾緊不同直徑的工件；（4）根據零件長度，沿直線導軌調整兩組夾緊塊的距離，滿足不同長度工件要求；（5）兩組夾具塊調整好以后，必須考慮夾緊塊的鎖緊，保證夾具能克服軸向切削力，采用了液壓控制的活塞鎖緊直線導軌方法。

3.2 專用夾具的機械結構

如圖3夾具主視圖所示，專用夾具由夾具體1、螺釘2、安裝座3、螺釘4、錐銷5、軸承6、端蓋7、螺釘8、隔套9、鎖緊螺母10、左旋絲桿11、右旋絲桿12、螺釘13、緩沖墊14、螺釘15、電機座16、螺釘17、支撐條18、螺釘19、V型塊20、螺釘21、鍵22、螺釘23、定位塊24、定位塊25、螺釘26、鍵27、結合套28、滑枕29、螺釘30共30個零件組成，左旋滾珠絲桿11與右旋滾珠絲桿12由結合套28固定連接，由同一個伺服電機驅動，伺服電機與左旋絲桿11由聯軸節連接，左旋絲桿11及右旋絲桿12的螺母座分別固定一個V型塊20，定位塊24及定位塊25固定在V型塊20上，當伺服電機正轉時，V型塊20夾緊，反轉時，V型塊20松開，實現零件的夾緊與松開。左旋絲桿11及右旋絲桿12行程無極可調，零件直徑調整范圍100～350 mm。左旋絲桿左端由兩個角接觸球軸承6支撐，角接觸球軸承外圈固定在安裝座3中。安裝座通過內六角螺釘4與夾具體1固定，采用錐銷5定位；角接觸球軸承6外圈軸向由端蓋7固定；內圈采用隔套9軸向定位，再由鎖緊螺母10固定。右端固定與左端固定同理，右旋軸承兩端固定與左旋軸承同理。

圖3 夾具主視圖

如圖4夾具俯視圖所示，本V型夾具成對使用，安裝在兩根直線導軌上，與直線導軌采用雙滑塊連接，夾具調整范圍300～1 100 mm，兩滑塊之間安裝氣動鎖，既方便長度調整，又能可靠鎖緊，保證加工精度。

圖4 夾具俯視圖

如圖5夾具左視圖所示，擋塊34與夾具體由螺釘33連接，卡環32與擋塊34由螺釘33連接，拉桿夾在卡環中，調整長度時，控制夾具與鏜車動力頭距離。鑲條42置于絲桿螺母座與夾具體之間，用于消除絲桿螺母座與夾具體之間的間隙。壓板38與壓板40安裝于夾具體，起防塵美觀作用。

如圖6夾具A-A視圖所示，鎖緊塊44安裝于直線導軌上，鎖緊塊44與夾具體之間通過調整墊45消除安裝間隙。

圖5 夾具左視圖

圖6 夾具A-A視圖

如圖7夾具B-B視圖所示，活塞50與頂桿55斜面接觸，在液壓作用下，從絲桿兩側鎖緊直線導軌。端蓋48與鎖緊塊用螺釘連接，用O型圈46密封，活塞50與鎖緊塊采用O型圈51密封，頂桿55與鎖緊塊采用O型圈54密封。

圖7 夾具B-B視圖

4 結語

設備裝配調試合格后，交客戶使用，加工出的產品技術參數符合雙方簽訂的技術協議要求，產品質量穩定，多品種規格兼容，解決了長期困擾客戶的產品兩端錐孔的同軸度問題，提高了客戶產品在行業中的競爭力。