新型机床夹具及其气控系统设计

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1、新型机床夹具及其气控系统设计杨铁林　王永昌　刘志艳1　引言　　夹具是工件加工过程中，对工件进行夹紧的装置。夹具应满足以下使用要求：　　(1)在夹紧过程中应能保持工件的既定位置，更好地使工件得到定位。　　(2)夹紧应可靠和适当。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，同时又不使工件产生不允许的变形和表面损伤。　　(3)操作安全、方便、省力。　　本着上述使用要求，本文设计了桶盖自动夹具。生产实践表明，该专用自动夹具操作方便，安全可靠，自动化程度高。与原普通夹具相比，该自动夹具使桶盖生产效率提高了3倍。2　夹具的设计　　(1)结构设计　　由于桶盖壁薄等特殊结构限制，使夹具的夹紧方式只能采

2、用外胀型式，以对桶盖的内圆、外圆及端面进行切削。夹具结构如图1所示。1.拉杆　2.锁紧螺母　3.导向套　4.底盖　5.套筒6.弹簧　7.端盖　8.胀爪　9.锥体图1　夹具结构图为使工件在夹紧过种中实现自动定心定位，该夹具采用了斜面定心夹紧机构。夹紧时利用旋转气缸通过拉杆拉动锥体向左移动，通过锥面使三个胀爪同时伸出，对工件进行定心和夹紧。　　(2)夹紧力的计算　　桶盖切削过程中，夹紧的作用是防止工件在主切削力Pz的作用下发生转动和在轴向力Py作用下发生轴向移动。因为桶盖的轴向由夹紧机构的端盖定位，因此夹紧力只须克服主切削力即可。　　设每个胀爪的夹紧力为F，则F＝KPz/(3f)式中：

3、F—每个胀爪夹紧力;　　　Pz—主切削力，由单位切削力计算得Pz＝2814N;　　　K—安全系数，综合考虑加工性质、刀具钝化等因素，取K＝2.5;　　　f—胀爪与工件表面间的摩擦系数，取f＝0．4［1］；计算得　F＝5862N　　(3)夹具主要参数的确定　　综合考虑斜面的增力比和位移比，取楔角α＝8°，由此计算得夹具所需拉力Q＝6065N　　胀爪的初始外伸量取0.5mm，则斜面的最小位移量为S＝3．6mm3　旋转气缸的设计　　(1)旋转气缸的结构设计　　由于气动系统具有动作迅速，便于控制等许多优点，因此采用旋转气缸实现夹具的夹紧。旋转气缸的结构如图2所示。1.导气接头　2.导气轴　

4、3.缸盖　4.活塞5.活塞杆　6.缸体　A、B.气道图2　旋转气缸结构图　　导气接头是固定在机床上不旋转的。导气轴与气缸连在一起，可以在接头里旋转。导气接头的内腔有两个环形的气槽，它们一边和外边的不动的气道相通，另一边与导气轴的两个气道相通。环形的气槽保证了导气轴在旋转时，它的两个通向活塞前后腔的气道和外气源相通，控制活塞的往复动作。　　(2)气缸主要参数的确定　　气动系统的工作压力定为0.5MPa。气缸直径为式中：D—气缸缸径，m；　　Q—夹具所需拉力，N；　　p—气缸工作压力，Pa；　　η—气缸负载率，η＝0.8计算并圆整得　D＝0.140m=140mm。　　为了使胀爪在磨损一

5、定量后，夹具仍然能正常工作，提高夹具的使用寿命，取气缸行程S1＝20mm。4　气动系统设计　　气动控制系统原理图如图3所示。系统中采用脚踏式换向阀控制气缸动作，操作方便、灵活、可靠。系统耗气量0.1m3／min。图3　气动系统原理图作者单位：燕山大学(秦皇岛市：066004)参考文献［1］哈尔滨工业大学主编.机床夹具设计.上海科学技术出版社，1980［2］王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，1985收稿时间：1997-10-28