一种新型夹具设计

许玲珑，王家珂，李洪强

(扬州工业职业技术学院，江苏 扬州 225127)

0 引言

薄壁圆柱型零件是机械制造中使用最为广泛的一种零件,由于其具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，被广泛应用于各种生产过程中，但是由于自身内外直径差小,强度较低且刚性较差，在切削加工的过程中,如果卡盘上的夹紧力过大时,会使得薄壁圆柱零件产生变形,造成零件的圆度误差,从而使得其形状精度受到影响；如果卡盘夹紧力过小,在切削力的作用下,其加工过程中容易产生振动,从而影响零件的形状精度和尺寸精度,尤其是在加工薄壁圆柱零件的内孔时,很难满足其图纸要求。在薄壁类零件内孔加工的过程中,传统方法是采用扇形软爪,通过增加装夹接触面积来夹紧零件；通过增加工艺肋来提高强度,以减小加工过程中的变形。使用传统方法加工时,有时会出现夹紧力不足或过大,影响加工质量,提高了成本。因此本文设计出了一套经济适用且不影响加工质量的专用夹具,大大提高了生产效率。

1 新型夹具的结构设计

新型夹具的设计目的是通过对现有夹具进行设计改进优化从而使得加工效率大大提升。该新型夹具由金属外圆锥体、金属内圆锥体、弹簧和内六角螺栓等组成。金属外圆锥体的外面有台阶和外圆锥，可方便圆柱薄壁工件的装夹和定位，金属外圆锥体内部有台阶孔，大孔内可装弹簧，小孔加工有螺纹可与内六角螺栓配合；金属内圆锥体的外部为圆柱体，内部有台阶孔和内圆锥，金属内圆锥体的外部加工有孔和纵向长槽，内六角螺栓通过金属内圆锥体的台阶孔端面带动金属内圆锥体与装有弹簧的金属外圆锥体的外圆锥配合，并通过螺纹小孔连接而形成一种新型夹具。

其中：①金属内圆锥体的外部加工有孔，孔至少6个，均匀布置在圆柱体一端，接近且不能连接端面;②金属内圆锥体的外部加工有纵向长槽，纵向长槽至少6个，均匀布置在圆柱体上，纵向长槽一头出端面、一头连接到孔;③金属内圆锥体的内圆锥角与金属外圆锥体的外圆锥角相等。

本文设计的新型夹具结构合理简单，生产制造容易，成本低，通用性好，使用方便。使用新型夹具来加工圆柱薄壁工件，可大幅提高加工质量和工作效率。

图1为新型夹具的装配图，图2为金属内圆锥体的左视图，图3为金属内圆锥体的主视图。

1-金属外圆锥体台阶右端面；2-圆柱薄壁工件；3-金属内圆锥体；4-金属内圆锥体上均匀布置的纵向长槽；5-弹簧；6-内六角螺栓；7-金属内圆锥体的外部圆柱体上均匀布置的孔；8-金属内圆锥体上大孔；9-金属内圆锥体上台阶孔右端面；10-金属内圆锥体上台阶孔左端面；11-金属外圆锥体内部台阶上的大孔；12-金属外圆锥体上圆锥面；13-金属外圆锥体上螺纹内孔；14-金属外圆锥体；15-金属外圆锥体台阶左端面

4-金属内圆锥体上均匀布置的纵向长槽；16-金属内圆锥体上圆锥面；17-金属内圆锥体上小孔 3-金属内圆锥体；4-金属内圆锥体上均匀布置的纵向长槽；7-金属内圆锥体的外部圆柱体上均匀布置的孔

2 机床选择与具体实施方式

该夹具设计中的主体部分由车床进行加工，再利用钻床、铣床、线切割机床和分度头来辅助完成。

首先，使用车床在金属圆柱上加工出金属外圆锥体14，其中包括金属外圆锥体台阶右端面1、金属外圆锥体台阶左端面15、金属外圆锥体上圆锥面12、金属外圆锥体上螺纹内孔13、金属外圆锥体内部台阶上的大孔11。

其次，再利用车床在金属圆柱上加工出金属内圆锥体3，包括金属内圆锥体上大孔8、金属内圆锥体上小孔17、金属内圆锥体上圆锥面16、金属内圆锥体上台阶孔右端面9、金属内圆锥体上台阶孔左端面10。

最后，用钻床和分度头在金属内圆锥体3上加工出金属内圆锥体的外部圆柱体上均匀布置的孔7，再利用铣床或线切割机床在金属内圆锥体3上加工出金属内圆锥体上均匀布置的纵向长槽4。

使用时，先以金属外圆锥体台阶左端面15定位，夹紧金属外圆锥体14。在金属外圆锥体内部台阶上的大孔11内部放入弹簧5，将内六角螺栓6穿过金属内圆锥体上小孔17，与金属外圆锥体上螺纹内孔13连接，将圆柱薄壁工件2以金属外圆锥体台阶右端面1为定位基准，套在金属内圆锥体3上，旋紧与螺纹内孔13配合的内六角螺栓6并挤压金属内圆锥体上台阶孔右端面9，带动金属外圆锥体14向右移动，使加工有均匀布置的孔7和均匀布置的纵向长槽4的金属内圆锥体3沿径向方向移动，将金属内圆锥体上圆锥面16与金属外圆锥体上圆锥面12配合，向外分开涨紧圆柱薄壁工件2，旋松与螺纹内孔13配合的内六角螺栓6，使放在金属外圆锥体台阶大孔11内部的弹簧5顶住金属内圆锥体上台阶孔左端面10，使金属内圆锥体3恢复原状，松开圆柱薄壁工件2。

3 结束语

本设计解决了切削加工过程中由于卡盘夹紧力过大或过小时，零件产生的变形或无法夹紧造成的零件圆度误差问题。本次设计的新型夹具，结构合理简单，生产制造容易，成本低、通用性好，使用方便。使用新型夹具来加工圆柱薄壁工件，可大幅提高零件的加工质量和生产效率。