轴向定位自动定心不停车车床夹具*

易湘斌 常文春 唐林虎 焦爱胜 沈建成

(①甘肃省高校绿色切削加工技术及其应用省级重点实验室，甘肃 兰州 730050;②兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730050)

学校实验室加工小型轴类工件，一般是在车床上利用三爪自定心卡盘装卡，重复开车、停车和松夹细小工件，辅助工时较长，劳动强度大。采用不停车夹具可显著缩短辅助工时。但一般利用弹簧夹头进行外圆定心装卸工件的不停车夹具，会产生较大的轴向定位误差;采用反向顶尖、外拨顶尖装卸工件的不停车夹具，容易出现工件端面损坏和工件滑落的问题。为此，研究了一种具有较高轴向定位精度、安全可靠的不停车车床夹具，并应用于材料力学性能试件的加工。

1 夹具结构与组成

如图1 所示，夹具主要由主壳体、右壳体、连接套、滑套、复位弹簧、活动离合座、弹簧夹头和定位杆组成。

不停车运行时夹具系统状态为:主壳体1 的莫氏锥柄插入机床主轴锥孔内，通过拉杆连接主轴，使夹具随主轴旋转，通过连接套6、滑套8 与右壳体7 相连，此时右壳体7、锥套13、弹簧夹头16 浮动，活动离合座10 与主壳体1 固定离合座部位脱离接触，夹具处于浮动状态。加工工件时，将工件左端外圆插入弹簧夹头16 锥孔内，工件右端在机床尾座顶尖推动下左移，经过内套14、锥套13，推动右壳体7 压缩复位弹簧4 一同左移，当与连接套6 脱离接触时，停止浮动。尾座顶尖推动工件继续左移，直至其端面被顶紧在定位杆17右端面上，实现轴向定位。同时，弹簧夹头16 将工件外圆卡紧，活动离合座10 与主壳体1 右端接触，开始传递切削力矩。加工完毕后，松开尾座顶尖，复位弹簧4 向右推动右壳体7、锥套13、活动离合座10 和内套14。此时，这些零件和主壳体分离，工件无力矩减速直至停转，复位弹簧2 推动定位杆17 复位，工件端面被推离弹簧夹头16，退后尾座顶尖，即可安全卸下工件。整个加工过程都不会出现工件端面损坏和工件滑落的问题。

2 设计特点

该不停车车床夹具的主壳体左端与机床莫氏锥孔相连，右端借鉴了摩擦盘设计原理，通过活动离合座传递主轴切削力矩，结合面喷涂耐磨涂层材料。锥套13与弹簧夹头16 通过骑缝螺钉15 实现可靠连接。

中心部位采用弹簧夹头16 实现径向定心装夹，可通过内锥孔实现工件外圆自动定心夹紧或松开。通过采用系列标准件，并调整锥套13 及内套14 的尺寸或选用弹簧片11，可以在较大范围内扩大待加工工件外径尺寸。由于复位弹簧4 和弹簧片11 的弹性作用，工件外径尺寸公差及安装误差转化为右壳体7 和弹簧夹头16 轴向的伸缩量被予以补偿。

通过设计周向均布的3 个芯轴和复位弹簧实现稳定可靠浮动。活动离合座10 和定位杆17 之间通过设计花键连接，实现定位杆17 轴向滑动的同时，提高了定位精度。图2 所示为活动离合座与定位杆的花键配合。当工件毛坯位置度公差较大时，可通过弹簧夹头和弹簧片的变形实现自动调节，实现自由浮动。本夹具根据工件外径及重量等因素预估夹紧力，选择弹簧夹头规格。在装配调试中，应保证在满足一定的夹紧力和定位杆调整距离时，活动离合座10、主壳体1 右端之间的紧密接合，使切削力矩满足要求。首次装配调试过程中，为使弹簧夹头与活动离合座之间形成切削力矩，通过更换不同刚度的复位弹簧2 及4，必要时，在弹簧片11 处增加调整垫片，以补偿间隙。

3 结语

该夹具通过不停车装卸工件，缩短辅助工时，节省能源，贯彻了绿色切削的理念;通过弹簧力作用，消除由于工件在定位装卡中造成的轴向误差，提高了夹具轴向定位装卡精度;通过弹簧夹头外圈实现自动定心，定心精度高，装卡更加方便可靠;弹簧夹头选用标准件，适用范围广，成本低。本夹具属于通用可调整夹具，适用于数控车床、自动车床及普通车床上不停车加工不同直径的、具有较高定心与轴向定位精度的短轴类工件。

［1］刘建华，吕超.车床夹具中轴向定位问题的研究［J］.制造技术与机床，2011(5):131-132.

［2］戴陆武.机床夹具设计［M］.西安:西北工业大学出版社，1990.

［3］于骏一.机械制造技术基础［M］.北京:机械工业出版社，2004.