對(duì)中夾具具有同時(shí)實(shí)現(xiàn)定位與夾緊的特點(diǎn)，定位元件同時(shí)又是夾緊機(jī)構(gòu)。以中心面、對(duì)稱(chēng)面為工序基準(zhǔn)的場(chǎng)合下，使用定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)快速夾緊，同時(shí)節(jié)省找正時(shí)間，提高加工精度。

PART 01 安全快速精密對(duì)中裝夾的專(zhuān)用夾具

薄壁件與脆性材料件的裝夾定位是回轉(zhuǎn)件精密裝配的一大難點(diǎn)。由于工件易變形或易受損，特別強(qiáng)調(diào)安全性，需要嚴(yán)格控制夾緊力。針對(duì)薄壁件與脆性材料件的實(shí)際裝配需要，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)安全快速精密對(duì)中裝夾的專(zhuān)用夾具。

1、設(shè)計(jì)思想

為了避免抓取工件時(shí)與手爪的保護(hù)爪干涉，采用四瓣抱爪均布。由于行程不大，可采用凸輪實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，從動(dòng)件為滑塊機(jī)構(gòu)，抱爪安裝在滑塊機(jī)構(gòu)上。正向轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，抱爪張開(kāi)，反向轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，抱爪合攏。為了保證產(chǎn)品的定位精度與裝夾安全性，采用定位托座進(jìn)行機(jī)械限位，在抱爪上裱糊適當(dāng)厚度的墊層進(jìn)行保護(hù)，并提供安全的夾緊力。裝夾機(jī)構(gòu)的原理示意圖如圖1所示。

圖1 裝夾機(jī)構(gòu)原理示意圖

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

根據(jù)上述裝夾機(jī)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)的夾具具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由底座、托盤(pán)、手柄、轉(zhuǎn)環(huán)、銷(xiāo)釘、滑塊和抱爪等零件構(gòu)成。滑塊與抱爪通過(guò)螺釘聯(lián)接，位于最上面，基座提供類(lèi)似于T形槽的滑槽作為約束。

圖2 快速精密夾具結(jié)構(gòu)示意圖

凸輪機(jī)構(gòu)布置在托盤(pán)的下面外部，凸輪與滑塊的接觸關(guān)系采用銷(xiāo)釘實(shí)現(xiàn)，凸輪的頂與彈簧的壓改由銷(xiāo)釘槽實(shí)現(xiàn)，銷(xiāo)釘槽的形狀和凸輪的對(duì)應(yīng)輪廓線(xiàn)一致，銷(xiāo)釘槽設(shè)計(jì)在小于45°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓環(huán)（簡(jiǎn)稱(chēng)為轉(zhuǎn)環(huán)）上，轉(zhuǎn)環(huán)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 轉(zhuǎn)環(huán)結(jié)構(gòu)與三維效果圖

由于銷(xiāo)釘穿過(guò)基座，在基座上干涉部位開(kāi)槽。為了安裝轉(zhuǎn)環(huán)，將托盤(pán)從底座上分離開(kāi)，安裝轉(zhuǎn)環(huán)后用螺栓將托盤(pán)與底座連接固定在一起。在轉(zhuǎn)環(huán)上安裝手柄供手工操作，手柄布置在托盤(pán)的缺口處。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，通過(guò)轉(zhuǎn)環(huán)、銷(xiāo)釘和滑塊驅(qū)動(dòng)抱爪張開(kāi)與合攏。三維效果圖見(jiàn)圖3。

3、運(yùn)動(dòng)間隙的消除

結(jié)構(gòu)方案中采用銷(xiāo)釘槽實(shí)現(xiàn)凸輪的頂與彈簧的壓，考慮到零件的加工誤差與部件的裝配間隙，為保證多個(gè)滑塊同時(shí)夾緊在底座上進(jìn)行可靠定位，在銷(xiāo)釘與滑塊間串聯(lián)壓縮彈簧。消隙彈簧的預(yù)壓力以略大于抱緊力為宜。

4、應(yīng)用結(jié)果

上述的快速精密裝夾定位夾具，采用轉(zhuǎn)環(huán)、銷(xiāo)釘與滑塊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了抱爪的快速對(duì)中聯(lián)動(dòng)裝夾；采用限位托座和裱糊墊層，解決了裝夾的安全性問(wèn)題；采用彈簧消除了傳動(dòng)間隙，保證了裝夾定位精度。

PART 02 吊耳零件端面孔自定心對(duì)中夾具

圖4 吊耳零件

吊耳零件是一種比較復(fù)雜的零件，主要應(yīng)用于傳遞較大的動(dòng)力和重大的連接場(chǎng)合，所以在一般的場(chǎng)合使用不多，屬于周期性、小批量生產(chǎn)零件。但由于其加工工藝流程長(zhǎng)，使用專(zhuān)用設(shè)備加工效率低、成本高，不能很好地滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)加工技術(shù)的需要。如何簡(jiǎn)化加工工藝？采用新設(shè)計(jì)的一種端面孔自定心對(duì)中夾具，可以有效的解決這個(gè)加工難題。

1、端面孔自定心夾具的結(jié)構(gòu)

圖5 夾具結(jié)構(gòu)圖

上圖中，端面孔夾具結(jié)構(gòu)中零件1為錐柄，錐尾帶M16的螺紋，螺紋與車(chē)床主軸錐孔連接。用來(lái)幫助工件加工時(shí)與車(chē)床定位與連接，保證同軸度。

圖6 錐柄連接

結(jié)構(gòu)圖中U形板跟零件3定位塊是定位裝置。在裝夾輔助加工時(shí)，工件倒放，開(kāi)口跨過(guò)橫版，利用外圓端面，與U形板上表面實(shí)現(xiàn)端面孔心的定位，定位塊側(cè)靠工件，使得孔心與機(jī)床加工軸心同軸。具體定位如圖7。

圖7 工件與夾具裝配

當(dāng)端面孔5定位準(zhǔn)確后，旋動(dòng)壓緊螺釘，使得壓緊塊緊靠工件上，寬度定為，螺栓配合開(kāi)口墊片向下擰緊，緊固工件高度。

2、應(yīng)用結(jié)果

這種吊耳零件輔助夾具端面孔自定心對(duì)中夾具非常方便實(shí)用,節(jié)省多次找正的時(shí)間,并且精度的要求也得到保證,同時(shí)滿(mǎn)足加工的性能,能利用普通機(jī)床來(lái)加工類(lèi)似吊耳形狀的精度較高的復(fù)雜零件,減少加工工藝,提高了效率,也降低了生產(chǎn)成本。

對(duì)中夾具的特點(diǎn)在于自動(dòng)對(duì)中找正，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更加精密的加工需求。對(duì)于一些特殊的加工件，如文中所述的薄壁類(lèi)零件、吊耳零件，其設(shè)計(jì)對(duì)中夾具的思路也能應(yīng)用到其他以中心/對(duì)稱(chēng)面為基準(zhǔn)的零件夾具設(shè)計(jì)中。