新型機(jī)床夾具及其氣控系統(tǒng)設(shè)計

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1、新型機(jī)床夾具及其氣控系統(tǒng)設(shè)計楊鐵林　王永昌　劉志艷1　引言　　夾具是工件加工過程中，對工件進(jìn)行夾緊的裝置。夾具應(yīng)滿足以下使用要求：　　(1)在夾緊過程中應(yīng)能保持工件的既定位置，更好地使工件得到定位?！　?2)夾緊應(yīng)可靠和適當(dāng)。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動，同時又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和表面損傷?！　?3)操作安全、方便、省力?！　”局鲜鍪褂靡?，本文設(shè)計了桶蓋自動夾具。生產(chǎn)實踐表明，該專用自動夾具操作方便，安全可靠，自動化程度高。與原普通夾具相比，該自動夾具使桶蓋生產(chǎn)效率提高了3倍。2　夾具的設(shè)計　　(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計　　由于桶蓋壁薄等特殊結(jié)構(gòu)限制，使夾具的夾緊方式只能采

2、用外脹型式，以對桶蓋的內(nèi)圓、外圓及端面進(jìn)行切削。夾具結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.拉桿　2.鎖緊螺母　3.導(dǎo)向套　4.底蓋　5.套筒6.彈簧　7.端蓋　8.脹爪　9.錐體圖1　夾具結(jié)構(gòu)圖為使工件在夾緊過種中實現(xiàn)自動定心定位，該夾具采用了斜面定心夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊時利用旋轉(zhuǎn)氣缸通過拉桿拉動錐體向左移動，通過錐面使三個脹爪同時伸出，對工件進(jìn)行定心和夾緊?！　?2)夾緊力的計算　　桶蓋切削過程中，夾緊的作用是防止工件在主切削力Pz的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動和在軸向力Py作用下發(fā)生軸向移動。因為桶蓋的軸向由夾緊機(jī)構(gòu)的端蓋定位，因此夾緊力只須克服主切削力即可。　　設(shè)每個脹爪的夾緊力為F，則F＝KPz/(3f)式中：

3、F—每個脹爪夾緊力;　　　Pz—主切削力，由單位切削力計算得Pz＝2814N;　　　K—安全系數(shù)，綜合考慮加工性質(zhì)、刀具鈍化等因素，取K＝2.5;　　　f—脹爪與工件表面間的摩擦系數(shù)，取f＝0．4［1］；計算得　F＝5862N　　(3)夾具主要參數(shù)的確定　　綜合考慮斜面的增力比和位移比，取楔角α＝8°，由此計算得夾具所需拉力Q＝6065N　　脹爪的初始外伸量取0.5mm，則斜面的最小位移量為S＝3．6mm3　旋轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計　　(1)旋轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計　　由于氣動系統(tǒng)具有動作迅速，便于控制等許多優(yōu)點，因此采用旋轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)夾具的夾緊。旋轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)如圖2所示。1.導(dǎo)氣接頭　2.導(dǎo)氣軸　

4、3.缸蓋　4.活塞5.活塞桿　6.缸體　A、B.氣道圖2　旋轉(zhuǎn)氣缸結(jié)構(gòu)圖　　導(dǎo)氣接頭是固定在機(jī)床上不旋轉(zhuǎn)的。導(dǎo)氣軸與氣缸連在一起，可以在接頭里旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)氣接頭的內(nèi)腔有兩個環(huán)形的氣槽，它們一邊和外邊的不動的氣道相通，另一邊與導(dǎo)氣軸的兩個氣道相通。環(huán)形的氣槽保證了導(dǎo)氣軸在旋轉(zhuǎn)時，它的兩個通向活塞前后腔的氣道和外氣源相通，控制活塞的往復(fù)動作?！　?2)氣缸主要參數(shù)的確定　　氣動系統(tǒng)的工作壓力定為0.5MPa。氣缸直徑為式中：D—氣缸缸徑，m；　　Q—夾具所需拉力，N；　　p—氣缸工作壓力，Pa；　　η—氣缸負(fù)載率，η＝0.8計算并圓整得　D＝0.140m=140mm?！　榱耸姑涀υ谀p一

5、定量后，夾具仍然能正常工作，提高夾具的使用壽命，取氣缸行程S1＝20mm。4　氣動系統(tǒng)設(shè)計　　氣動控制系統(tǒng)原理圖如圖3所示。系統(tǒng)中采用腳踏式換向閥控制氣缸動作，操作方便、靈活、可靠。系統(tǒng)耗氣量0.1m3／min。圖3　氣動系統(tǒng)原理圖作者單位：燕山大學(xué)(秦皇島市：066004)參考文獻(xiàn)［1］哈爾濱工業(yè)大學(xué)主編.機(jī)床夾具設(shè)計.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980［2］王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985收稿時間：1997-10-28