一种用于装夹薄壁筒体的新型全包容软爪的设计

郭俊 刘敏丽 王新

摘 要：对薄壁筒体内外表面车削加工时，如采用传统硬爪进行装夹，装夹表面易划伤，工件变形量大，往往不能满足工件尺寸及形位公差精度和表面质量要求。为解决这一装夹难题，设计了一种新型全包容软爪，实际应用效果良好。

关键词：薄壁筒体；新型；全包容软爪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.010

1 車削加工传统装夹方式分析

1.1 车床夹具

车床夹具是指在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具；车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式（心轴式）、夹爪式、卡盘式、角铁式和花盘式等。

1.2 传统装夹

车床通用夹具（三爪或四爪）对薄壁筒体夹紧找正后，车刀对内、外表面进行车削加工，然而，装夹及车削过程中，卡爪又在破坏工件成型面的外表面（夹爪较强的夹紧力）或使工件发生变形，特别是铝制管材及薄壁筒体，极易夹伤工件表面或使工件发生变形，现在的解决办法通常是在夹爪与工件之间夹一层橡胶垫来保护工件外表面不被破坏，但是此种方式往往在车削过程中出现固定不稳，工件松动，易移位等问题，导致工件加工精度不能较好的满足设计精度要求。

2 新型全包容软爪的设计

2.1 设计思路

设计一种用于装夹薄壁筒体的新型全包容软爪，实现夹爪与工件面接触，从而保护工件表面不被破坏，最大限度的减小工件变形，提高工件加工精度，对工件夹紧牢固，不易发生移位及变形；此外，夹具不仅能够对薄壁筒体的外表面进行夹紧，还能实现对薄壁筒体的内表面进行撑紧装夹。

2.2 材料选择

夹头的材质选择30CrMnSiA，该钢调质后有很高的强度和足够的韧性，在受力时具有一定的形变能力，使用夹爪对薄壁筒体进行夹紧时，该钢具有的形变能力能够将薄壁筒体全包容并牢牢的咬合住，薄壁筒体成型表面受到的夹紧力均匀且作用在筒体上的受力面大。

2.3 结构设计

如图1、图2所示，新型全包容软爪包括夹盘1、夹头2、夹爪3，夹头2等距的安装在夹盘1上，组成夹具；夹头2上可拆卸的固定有夹爪3，夹爪3由固定座3-1与弧形夹臂3-2一体加工而成，在固定座3-1上设有用于与夹头2相固定的通孔。

如图3所示，夹爪3上的弧形夹臂3-2外表面为锥形结构，锥度为0≤α≤0.5°，锥形结构不仅可以更加轻松的将薄壁筒体夹紧或者取下，还能增强夹爪3与薄壁筒体之间的张紧力；夹爪3上的弧形夹臂3-2内表面为广口结构，广口角为0-0.3°（含零度），广口的设计结构不仅便于薄壁筒体的安装与拆卸，还能够增强夹头2与薄壁筒体之间的咬合力；夹爪3的内壁靠近固定座3-1处突出的设有卡台3-3，当对薄壁筒体进行夹紧固定时，限定管件伸入到夹爪3内的长度。

3 结论

本新型全包容软爪的夹爪与薄壁筒体之间实现面接触，在车削加工的过程中，夹爪不会对薄壁筒体的成型面造成夹伤及变形，不会影响表面的粗糙度以及精度，夹爪锥度的设计以及配合30CrMnSIA材质的钢可以让夹爪与薄壁筒体之间的夹紧力达到最大化，薄壁筒体在车削加工过程中不会发生移位；此外，新型全包容软爪 的夹爪针对流水线生产的薄壁筒体，用不同规格的夹爪来对应夹紧不同规格尺寸的薄壁筒体，保证对薄壁筒体实现全包式夹紧或者撑紧，在车床上试用效果良好，成型薄壁筒体的固定端表面平整光滑，无任何不良破坏，变形大大减小。

参考文献：

[1]陈向云.机床夹具设计[M].电子工业出版社，2013.

[2]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

项目基金：2019年度内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目自然科学一般项目（NJZY19276）

作者简介：郭俊（1979-），男，内蒙古呼和浩特人，本科，高级工程师，研究方向：机械设计制造及其自动化。