偏心夹具在偏心管研发中的应用

徐晓祥

摘要：偏心管制作中需要专用的偏心封口车床进行封口。研发过程中由于研发经费的制约不可能单独设计偏心封口车床，只有借用现有的玻璃车床进行改装，为此专门设计偏心夹具解决封口问题。

关键词：偏心夹具；偏心管；分体式设计；快速夹具；压力弹簧

中图分类号：TG61文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）22-0045-021偏心夹具制作偏心管工序

（1）偏心管内外管装配完成后（使内管固定，外管端口超出内管端口一段距离），放置在装有偏心夹具的玻璃车床上，外管需封口端用玻璃车床三爪移动卡盘固定。以外管为圆心顺时针低速旋转，火焰开启，加热外管，加热位置要超出内管端口，具体距离视玻璃管壁厚、半径而定。

（2）待火焰将外管烧熔之后，固定外管端口处的三爪移动卡盘以一定的速度把烧熔处至端口的物料拉走，火焰加热位置始终不变，实现外管拉封形成拉封平面，拉封平面距离内管端口有一定距离。

（3）调整火焰位置，使火焰始终加热拉封后的拉封平面，拉封平面处的玻璃继续被烧熔，拉封平面的厚度逐渐加大，直至熔融的拉封平面与内管端口对接起来。

（4）待内管端口与拉封平面熔融在一起，将偏心夹具停到合适的位置，手动压动偏心滑块（实现以内管为中心），启动机器。机器实现玻璃管以内管中心为轴心转动，装有抓料棒三爪移动卡盘开始工作，抓料棒沿内管中心从拉封平面深入到内管里，把内管端口及拉封平面处的物料缠绕到揪料棒上，并沿原路返回。

（5）火焰继续加热，到内管端口与拉封平面完全烧熔后停止加热，在内管与外管的腔内吹入压缩空气，使封口处鼓起，后冷却，偏心封口完成。

2偏心夹具组成结构

偏心夹具设计采用的是分体式设计，这样便于快速拆装。需要做偏心管时拆掉一端偏心滑块端，将偏心夹具轴装到玻璃车床固定卡盘端，让出偏心滑块端，用卡盘将轴锁紧，再装上偏心滑块（两端的快速夹具同装在一侧）即可。不做偏心管时按此步骤拆下偏心夹具，玻璃车床可以加工其他产品。

（1）快速夹具：偏心时推动偏心滑块到偏心的位置。

（2）同心限位挡板：同心时对偏心滑块起到定位作用。

（3）偏心滑块：偏心滑块分两个部分是固定端和滑动端。固定端通过螺丝连接在轴上，固定端上有燕尾槽。滑动端有燕尾块，燕尾块卡在槽中实现偏上下滑动，偏心时实现偏心管以内管为中心运动。滑动端上有夹紧装置，用于锁紧偏心管。

（4）轴：轴长800mm，外径为160mm，壁厚5mm，装夹在玻璃固定的卡盘端，用卡盘将轴锁紧。

（5）弹簧：采用压簧，套在偏心调节螺丝上，需要以偏心管外管为中心运动时，松开快速夹具，依靠压簧回弹作用力实现同心。

（6）偏心调节螺丝：偏心螺丝调节偏心管的偏心量。

3偏心夹具设计

3.1快速夹具选用

快速夹具是根据平面四杆机构中双摇杆机构的机械原理来设计的，其基本结构是由连杆、机架及两连架杆等4个构件组成。

当连杆与连架的两铰接点和其中一连架杆的铰接点，三点同在一直线时，机构处于死点位置。这时被夹紧的工件，无论有多大的反力(除破坏性反力)，也无法使压头松开，这就是机械力学中的死点夹紧原理。

为了避免在使用中，因外力负载变化和机械震动的影响，设计时，将中间铰接点略偏于其他两铰接点的内侧，以确保在最大夹紧的情况下，始终保持夹具机构锁定在稳定状态而不松脱。

快速夹具夹紧力：指夹具在锁定位置，不产生机械变形的情况下，压头对工作的最大压紧力，此压紧力产生于压头在力臂上调至距离安装座最近的位置。

压头对工件的压力不固定，它随压头在力臂上的不同位置而变，当远离安装座时，夹紧力减小。

快速夹具特点：结构简单，安装方便。被夹紧装卸快捷，操作方便。装夹快速灵活，夹紧力稳定，安全可靠，工作效率高，大大降低各种零部件加工、装配、固定操作过程中的时间，所以零件经电镀防锈处理，表面光洁美观，具有较高的强度和耐磨性。

快速夹具种类：水平式、垂直式、推拉式、门闩式、焊接组立式、F型夹钳、型家钳以及气动钳等。

根据偏心夹具的安装空间和位置，选择水平式快速夹钳，型号为GTY-20300，夹持力35kg。

3.2弹簧选用

偏心夹具在偏心加工完成后，手动松开快速夹具，依靠弹簧的回弹力实现以外管为中心旋转。为此偏心机构上的弹簧选用压力弹簧。

压力弹簧的特点：压簧是承受向压力的螺旋弹簧，因能承受压力，两端可为开式、闭式、绕平或磨平，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧有等节距和变节距的。压缩弹簧的形状有：圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形乃至各种尾端之变体，可根据产品需要依设计成型，压簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到

外载荷时，弹簧收缩变形，储存变形能。

3.3压力弹簧的设计数据

弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：

G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000，不锈钢丝G=7300，磷青铜线G=4500，黄铜线G=3500；d=线径；Do=OD=外径；Di=ID=内径；Dm=MD=中径=Do-d；N=总圈数；Nc=有效圈数=N-2。

弹簧常数计算范例：

线径=2.8mm，外径=16mm，总圈数=10.5圈，钢丝材质=琴钢丝

4结语

偏心夹具只适用于在试验研发的状态下使用。其有效地解决了偏心管制作封口过程中需要偏心加工问题，节约了研发资金，缩短了研发周期，同时为以后制作偏心封口机奠定了基础。

参考文献

[1]王启平．机床夹具设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003．

[2]濮良贵．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，1989．

[3]周开勤．机械零件设计手册[M]．北京：北京理工大学出版社，2000．