用于梳棉机道夫圆墙板端面加工的夹具设计改进

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　　摘要：针对传统加工梳棉机道夫圆墙板零件使用的夹具存在夹紧辅助时间长，工序繁琐，柔性低以及生产效率低等弊端，对此，提出了一种改进设计方案，设计了一种新的组合夹具。采用杠杆增力装置与汽缸联合使用的方法。该方法中采用汽缸作为压紧力的输出装置，借助杠杆增力机构对压紧力的放大作用，以实现对工件的快速夹紧，并给出了夹紧力的计算公式以及相关的参数。试验结果表明，该组合夹具设计是有效的，满足生产要求，操作方便，能够大大节省夹紧时间，提高了生产效率。

　　关键词：道夫圆墙板，组合夹具，压紧力

　　Abstract：ToimprovetheshortcomingsoftraditionalprocessedDofferCottonOpenerPart,thatis,longaidedtimeoffixture,over-elaborateprocess,lowflexibilityandproductionefficiency.Wehaveputforwardanimprovedplananddesignednewcombinationtongs.Thecombinationoffixedleverandcylinderisadopted.Thismethodusescylinderastheoutputofhandler,soastotightenuptheworkpiecequicklyandgivethecalculatingformulaofhandleraswellasrelevantvariables.Theresultoftheexperimentshowsthatsuchdesignofcombinationtongsiseffective,andmeetstherequirementofproduction.Itsoperationiseasyanditcanlargelyreducethetimeoftighteningupandimprovetheefficiency.

　　Keywords:doffer-Circlewallplank,Combinationtongs,pressingforce

　　1问题分析

　　在机械加工的成组批量生产中选择合适的夹具是机械加工中的一个关键问题，夹具选择不合理，会导致夹具体出现体积大，精度差，辅助时间长，工序繁琐等诸多问题。直接影响到生产效率，造成生产成本偏高。

　　在现时的一些工厂中，采用普通设备加工零件时，有很多仍然采用手动夹紧的方法。尤其在大尺寸零件的加工过程中存在夹具选择不合理的问题。例如在生产梳棉机道夫远墙板零件时，由于零件的整体外形尺寸较大，传统的手动夹紧夹具存在很明显的辅助时间长的缺点。

　　图1所示的工件是梳棉机道夫圆墙板零件：

　　图1圆墙板毛坯图

　　道夫圆墙板待加工表面是下端面，传统的加工方法是对工件采用划线定位，压板压紧。夹具体装配图如图2所示：

　　图2.传统的夹具体装配图

　　从图2中可看出，在要求大批量生产工件时，需要频繁的扳动螺栓来夹紧或松开工件，同时还必须注意夹紧力的大小和工件的相对位置以保证加工精度，可见传统夹具体的手动夹紧是很不合理的，不仅夹紧费时费力而且很难保证加工精度，而且存在安全隐患。

　　2.改进

　　2.1改进方法

　　传统夹具生产效率低，主要是因为工人在加工过程中要同时对三个压板都进行夹紧操作，在夹紧中因为不能保证三个压板的压紧力，在加工过程中工件容易发生震动，影响加工精度。针对这一问题笔者在传统夹具的基础上，尝试引入铰杆—杠杆式压板和汽缸组合元件，使用气动夹紧代替原来的手动夹紧，以此来寻求提高生产效率的方法。

　　2.2改进操作

　　在气压传动夹具中，活塞杆端作为压紧力输出装置直接加压于工件的情况极少。在实际生产中，下列两种夹紧方式比较常用：

　　1)通过杠杆式压板夹紧工件;

　　2)通过铰杆—杠杆式压板夹紧工件。

　　由于铰杆—杠杆式压板属于二次串联曾力机构，曾力效果要明显高于杠杆式压板，因而在加工过程中工件所需压紧力一定的条件下，二次串联曾力机构能显著减小汽缸的直径。

　　引入铰杆—杠杆式压板和汽缸元件，改进后的夹紧装置如下图：

　　图3改进后的夹具体装配图

　　2.3气动夹具有关参数的确定

　　2.3.1铣削力的计算

　　(1)铣削力

　　道夫圆墙板的铣削力按照如下公式计算[2]：

　　=Z○1

　　公式中的系数及指数查阅文献【1】

　　——侧吃刀量，指垂直铣刀轴线方向测量的被切削层尺寸。

　　——切削深度(mm)，指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度。

　　——每齿进给量(mm)。

　　D——铣刀直径。

　　Z——铣刀的齿数。

　　带入公式○1计算的667N

　　分析受力，工件要求固定。则压紧力要满足以下条件：

　　(F-)u>K○2

　　即：(F-667)×0.2>2×667

　　推出 F>11=7337N

　　F——为工件加工时要求满足的压紧力。

　　u——为工件毛坯与夹具体之间的摩擦系数。

　　K——为安全系数。

　　(2)扭矩

　　设摩擦力为f=(F-)u,扭转半径，工件定位要求

　　f×>×○3

　　因为 >

　　得到 F>6

　　又因为○2式要求F>11，所以汽缸要求的压紧力为按=7337计算。

　　2.3.2汽缸主要参数的确定

　　依照文献【2】，选用单向作用汽缸，因为汽缸夹紧时力通过力臂比例1：3的杠杆进行压紧，所以要求的汽缸拉力P=×2446N。

　　(1) 计算汽缸内径D依照以下公式确定：

　　D=≈1.3○4

　　P——汽缸输出的工作拉力(,表压);

　　g——汽缸的机械效率，D>0.1m时，g=0.8～0.9;

　　求的D=103mm

　　对于求得的缸径D数值，根据标准化汽缸系列的数值进行圆整。最终确定汽缸的主要参数如下：

　　缸筒直径D=125mm;

　　活塞杆直径d=32mm;

　　工作压力p=0.4M.

　　(2) 汽缸的选择：

　　所选汽缸的相关参数依据下表：

　　表1汽缸结构数据

　　单位：mm

　　缸径 B 行程S

　　(mm)

　　Q

　　G

　　B

　　40 M27×1.5 M12 M18×1.5 13 40 150 800～

　　1200

　　L 气压0.4M时

　　推力 拉力

　　120 285 175 180 230 4906 4585

　　参考文献：

　　【1】邱言龙.铣工技师手册.北京：机械工业出版社.2003.

　　【2】王光斗.机床夹具设计手册.上海：上海科学技术出版社.2000.

　　【3】浦林祥.金属切削机床夹具设计手册，北京：机械工业出版社.1995.

　　【4】王昆.机械设计基础.北京：高等教育出版社.1995.

　　【5】 杨建成.纺织机械原理与现代设计方法.北京：海洋出版社.2006.