精镗气缸套内孔的自动定心夹具

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图1

4 p% k( h3 {, f* r1 U( ]0 {   1.插板 2.圆柱套 3.滑移支架 4支座 5.圆锥套 6.螺帽 7.丝母 8.弹性夹头 9.丝杠 10.扳手 图2

3 b9 `: d# O, U/ G( \

传统精镗气缸套内孔的夹具，(如图1)，它以大端直径d的圆柱面和端面A作为定位基准，靠轴向力压在小端面上夹紧，这种定位方式，带来的是将要求不高的部位相应提高了加工精度，如直径d的精度，A面和C面相对d轴线的垂直度等，增加了加工成本。为此，我们利用d₁、d₂和端面B作定位基准，采用轴向夹紧的夹具。 ! @/ \* A# K0 m9 p% k

1 夹具的结构及工作原理

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如图2所示，圆柱套2，圆锥套5和支座4固接形成夹具支承体，通过支座上的4个孔与车床溜板固接，丝母7固接在滑移支架3上，弹性夹头8铰接在丝杠9上，插板1在滑移支架槽内，可以向上拔出，向下插入。定位和夹紧的原理是：将缸套放入夹具内，插入插板，扳动扳手10向一个方向转动，丝杠端面以轴向力Q推动弹性夹头左移，在锥套的作用下，6个压块均匀向中心缩小，包围气缸套d₂(同时参见图1) ，实现自动定心，当弹性夹头和气缸套外径靠紧到无间隙时，扳手再用力，丝杆反作用在丝母上，作用力也是Q，此时Q力就会拉动滑移支架右移，通过插板压在气缸套大端端面上，气缸套端面B就靠紧在圆柱套2的端面上，轴向定位并夹紧，随后即可对气缸套内孔进行镗削加工。加工完以后，暂不要退刀，以防刀尖划伤内孔。应首先向反方向扳动扳手，这时作用在缸套大端面上的力随着滑移支架的左移和插板与缸套端面的脱离而消失，当滑移支架上的小平面D、E滑移至圆锥套端面上被限位时，在丝杠作用下，拉动弹性夹头从锥套内脱开，缸套小端面被放松，这时方可拔出插板，取出加工好的缸套和退出镗刀杆。 ! `( v/ W4 T- ]3 a

2 参数的选择

决定该夹具是否自动定心，轴向力夹紧的关键是，弹性夹头的斜角a和几何尺寸。

从图2上的受力分析可知，径向夹紧力 0 t9 m2 c1 U& a+ z0 G/ C/ z- S0 R/ e0 Z% A1 D" M2 w g7 ?) t l7 n5 S; F5 ^- t, `4 N7 J; f) [! v7 p, I( k( R5 X& ?6 X X3 {4 J4 C8 x! Y; u3 {: ^ x

W=	(Q/n)-Rtg(a+f1)
	tg(a+f1)+tg f2

弹性夹头每瓣的变形阻力 4 S7 C" u0 G1 `# L! r/ b( A) S& O& N3 t, U! v9 a% Z6 U; V/ O. ?$ f( R7 i( I% A6 r2 }; L( T" d- a- N8 b* G j0 n L3 D) ?/ V! Z# [7 Z/ j5 `$ K) A( f2 n$ y3 x# h$ f+ O; P1 b% v

R=	3EhDd3	(b+sin cosb-	2sin2b	)
	16L3		b

式中：Q——轴向夹紧力

n——弹性夹头瓣数 ) K3 E$ q* J4 U( J2 {( h

a——斜角

f₁——锥面摩擦角 9 j& Y9 g/ H8 X+ \* V

f₂——柱面摩擦角

E——弹性模数

h——弹瓣薄壁厚度D——缸套和夹头内孔间隙

d——弹性夹头外径

L——卡爪计算长度

b——夹爪扇形角之半 8 } N% P% K, |# g" R5 W8 ]

取n=6， b=30°, E=2×10⁵N/mm时，

R=63hd³/L³(N)

Q=6W[tg(a+f₁)+tgf₂]+6×63tg(a+f₁) ×Dhd³/L³(N ) * T% k- M: f7 S+ W

由式可知，轴向夹紧力口和弹性夹头径向夹紧力W与斜角a及弹性夹头几何尺寸有关，如几何尺寸选择不当，就会走向两个极端。一是Q/W过小，就会以径向力夹紧为主，气缸套在W作用下会变形，影响加工精度；二是Q/W过大，就会在自动定心之前，轴向力就已先夹紧，圆柱套孔对d₁定位，弹性夹头失去定心作用。我们的实践证明，Q/W=15左右较合理。