一種用于裝夾薄壁筒體的新型全包容軟爪的設計

郭俊 劉敏麗 王新

摘 要：對薄壁筒體內外表面車削加工時，如采用傳統硬爪進行裝夾，裝夾表面易劃傷，工件變形量大，往往不能滿足工件尺寸及形位公差精度和表面質量要求。為解決這一裝夾難題，設計了一種新型全包容軟爪，實際應用效果良好。

關鍵詞：薄壁筒體；新型；全包容軟爪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.010

1 車削加工傳統裝夾方式分析

1.1 車床夾具

車床夾具是指在車床上用來加工工件內、外回轉面及端面的夾具；車床夾具按工件定位方式不同分為：定心式（心軸式）、夾爪式、卡盤式、角鐵式和花盤式等。

1.2 傳統裝夾

車床通用夾具（三爪或四爪）對薄壁筒體夾緊找正后，車刀對內、外表面進行車削加工，然而，裝夾及車削過程中，卡爪又在破壞工件成型面的外表面（夾爪較強的夾緊力）或使工件發生變形，特別是鋁制管材及薄壁筒體，極易夾傷工件表面或使工件發生變形，現在的解決辦法通常是在夾爪與工件之間夾一層橡膠墊來保護工件外表面不被破壞，但是此種方式往往在車削過程中出現固定不穩，工件松動，易移位等問題，導致工件加工精度不能較好的滿足設計精度要求。

2 新型全包容軟爪的設計

2.1 設計思路

設計一種用于裝夾薄壁筒體的新型全包容軟爪，實現夾爪與工件面接觸，從而保護工件表面不被破壞，最大限度的減小工件變形，提高工件加工精度，對工件夾緊牢固，不易發生移位及變形；此外，夾具不僅能夠對薄壁筒體的外表面進行夾緊，還能實現對薄壁筒體的內表面進行撐緊裝夾。

2.2 材料選擇

夾頭的材質選擇30CrMnSiA，該鋼調質后有很高的強度和足夠的韌性，在受力時具有一定的形變能力，使用夾爪對薄壁筒體進行夾緊時，該鋼具有的形變能力能夠將薄壁筒體全包容并牢牢的咬合住，薄壁筒體成型表面受到的夾緊力均勻且作用在筒體上的受力面大。

2.3 結構設計

如圖1、圖2所示，新型全包容軟爪包括夾盤1、夾頭2、夾爪3，夾頭2等距的安裝在夾盤1上，組成夾具；夾頭2上可拆卸的固定有夾爪3，夾爪3由固定座3-1與弧形夾臂3-2一體加工而成，在固定座3-1上設有用于與夾頭2相固定的通孔。

如圖3所示，夾爪3上的弧形夾臂3-2外表面為錐形結構，錐度為0≤α≤0.5°，錐形結構不僅可以更加輕松的將薄壁筒體夾緊或者取下，還能增強夾爪3與薄壁筒體之間的張緊力；夾爪3上的弧形夾臂3-2內表面為廣口結構，廣口角為0-0.3°（含零度），廣口的設計結構不僅便于薄壁筒體的安裝與拆卸，還能夠增強夾頭2與薄壁筒體之間的咬合力；夾爪3的內壁靠近固定座3-1處突出的設有卡臺3-3，當對薄壁筒體進行夾緊固定時，限定管件伸入到夾爪3內的長度。

3 結論

本新型全包容軟爪的夾爪與薄壁筒體之間實現面接觸，在車削加工的過程中，夾爪不會對薄壁筒體的成型面造成夾傷及變形，不會影響表面的粗糙度以及精度，夾爪錐度的設計以及配合30CrMnSIA材質的鋼可以讓夾爪與薄壁筒體之間的夾緊力達到最大化，薄壁筒體在車削加工過程中不會發生移位；此外，新型全包容軟爪 的夾爪針對流水線生產的薄壁筒體，用不同規格的夾爪來對應夾緊不同規格尺寸的薄壁筒體，保證對薄壁筒體實現全包式夾緊或者撐緊，在車床上試用效果良好，成型薄壁筒體的固定端表面平整光滑，無任何不良破壞，變形大大減小。

參考文獻：

[1]陳向云.機床夾具設計[M].電子工業出版社，2013.

[2]徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

項目基金：2019年度內蒙古自治區高等學?？茖W技術研究項目自然科學一般項目（NJZY19276）

作者簡介：郭?。?979-），男，內蒙古呼和浩特人，本科，高級工程師，研究方向：機械設計制造及其自動化。