在機械加工中,常常遇到矩形工件或者異形工件。對于矩形工件的加工如用四爪卡盤裝卡惧辈，校調費時，定位精度低铆遭，要求車工技術等級高港揉，如用V形體虎鉗定位夾緊機構，則附具復雜哮霹，制造困難宰孙。對于異形工件，如設計專用的夾具墅轩，則工序多坚哲，時間長，效率低付昧，成本高御欢，制造和裝配精度受到一定條件的限制，而且專用夾具欠缺通用性严齿。

三爪卡盤作為機加工中最基礎也最常見的夾具類型之一升碱，在夾緊工件時其三爪是等量徑向移動的，所以用三爪卡盤裝夾工件骄闺，裝夾部位一般為圓柱面或平面是酣。但如果工件沒有適合于卡爪裝夾的形面，如何裝夾呢？從裝夾橫截面為矩形的方料時的一種簡單附具黄刚，到裝夾不規(guī)則截面胚料時的專用夾具設計捎谨，再到改制三爪卡盤（軟爪）加工異形面的實現(xiàn)過程，應用的場景從小至廣憔维，對應工件的加工工藝由易至難涛救，以下都有相應的解決方案，供以不同需求的設計人員參考埋同。

一：三爪卡盤裝夾四邊形工件

把鋼鐵材料的板材加工成圓棒州叠，作拉伸、熱模擬等試樣凶赁，需要用車床把鋸切好的四邊形坯料加工成圓形試樣咧栗，這時就會出現(xiàn)在車床三爪或四爪卡盤上裝夾橫截面為四邊形坯料（圖1）的問題。

圖1  不規(guī)則四邊形工件

1虱肄、三爪卡盤裝夾橫截面為矩形的四邊形胚料

（1）在三爪卡盤的卡爪上套 3 個U型夾頭（圖2）裝夾四方工件致板。

裝夾方法如圖3，先將夾套裝到卡爪上咏窿，再放上工件斟或，該夾具適用于某個具體橫截面尺寸，也可以通過加墊片進行調節(jié)虫喝，能擴大其使用范圍肮插，使工裝夾具能適用于一定尺寸范圍內的矩形工件。

圖2  U型夾頭

（2）該工裝夾具的工作原理

當要加工四方工件前將夾套 s 裝在三爪卡盤的卡爪上俊揣，下面的卡爪裝上 90°V 形夾套晚惊，上面左、右兩卡爪裝上與平頭傾斜 15°的夾套( 即圖中∠FOE =15°) 乐太，用螺釘擰緊固定宛蒲。由于加工的四方工件尺寸種類繁多，將引起工件偏心莉孽，該偏心可用墊片來修正恼稠。為保證四方工件的中心O與尾座頂尖同軸，需要保證工件中心O到三爪卡盤 3 個卡爪平斗的距離一樣火晕。

圖3  三爪卡盤裝夾四方工具結構圖

（3）使用夾套的優(yōu)點對于坯料橫截面為矩形時来锥，可以根據(jù)方料的具體尺寸在 3 個卡爪與夾頭之間加相應尺寸的墊片，該方法對于截面為矩形的方料裝夾方便簡潔液珠，且裝夾牢靠情组，能夠適應四方料在三爪卡盤上的裝夾。

2箩祥、三爪卡盤裝夾橫截面不規(guī)則的四邊形胚料

對于大小不統(tǒng)一院崇、橫截面不規(guī)則實驗試樣毛坯料的車削加工肆氓，為了能保證在規(guī)定尺寸范圍內把四邊形坯料加工成圓形實驗試樣，可以考慮通過先對毛坯料兩端定中心底瓣，再用兩頂尖法裝夾的方式來設計工裝夾具谢揪。夾具主要有 5 個部分組成，定位元件及定位裝置捐凭、夾緊裝置拨扶，夾具體等（如圖4）。

圖4  裝夾形狀不規(guī)則工件夾具

（1）夾具的設計原理

通過螺栓2把四邊形工件的一端固定在夾具的裝夾區(qū)茁肠，裝夾區(qū)的大小可以根據(jù)毛坯料的大小通過調節(jié)螺栓2來控制患民。工件一端通過裝夾前的定位中心孔頂在三爪卡盤一端的死頂尖上，通過撥桿與卡爪的連接帶動工件旋轉垦梆。為了保證夾具和工件在旋轉過程中不出現(xiàn)擺動現(xiàn)象匹颤，可以通過撥桿上的螺栓1把夾具的撥桿固定在卡爪上。

圖5  不規(guī)則四邊形工件在三爪卡盤上的工裝結構

（2）該套夾具的優(yōu)點

利用兩頂尖法通過專用夾具在三爪卡盤上裝夾橫截面為不規(guī)則四邊形工件如圖5托猩。通過在毛坯料尺寸有限的情況下需要把四邊形工件車削成圓棒卡催，為了保證該四邊形工件的裝夾中心與尾座活絡頂尖同心且保證裝夾牢固可靠、方便溶迹，在裝夾前先在工件的兩端面劃線绘菲，找出端面中心并打好中心孔，然后利用特制夾具和兩頂尖剩织，采用一夾兩頂?shù)姆椒ㄐ酃ぃ怨ぜ芍行目姿_定的直線來定位。該裝夾方法快速簡潔且安全可靠硬拴。

二：改制三爪卡盤裝夾工件異形面

以圖6所示異形工件為例开撤，在工廠實際生產中，裝夾此類零件除了使用專用夾具之外娩纱，沒有別的好辦法。使用專用夾具需要制造若干零件坡驹，經(jīng)過多道工序加工磨豁，然后才能裝配而成，耗時過長四爹。且專用夾具的定位方式顾翼、制造和裝配精度將直接影響工件定位精度。于是考慮改制三爪卡盤裝夾工件異形面奈泪。

圖6  待加工零件圖

1.問題分析

從零件結構适贸、裝配要求來看，設計一種獨特的方法：在三爪（軟爪）內車出與工件周向涝桅、軸向曲線均吻合的異形面拜姿，以此裝夾工件烙样。

2.操作方法

（1）根據(jù)工件形狀、大小和數(shù)控車床卡盤的液壓夾緊行程確定三爪（軟爪）在卡盤端面齒上的安裝位置蕊肥，預留足夠的空間谒获，使工件在液壓卡盤松開后能裝進改制后的三爪內。

（2）在三爪中車異形內輪廓壁却，要解決三個問題：①車異形內輪廓與車圓柱形內輪廓不同批狱；②車三爪異形內凹輪廓，要避免刀具干涉現(xiàn)象展东；③車三爪是斷續(xù)切削赔硫，在余量較多的情況下，既要避免刀具崩刃現(xiàn)象盐肃，又要保證加工質量和效率估浴。為此，采取如下措施：①編制加工程序車爪面異形內輪廓肴泥；②選擇合適的刀具車爪面不凳，避免刀具干涉現(xiàn)象；③選擇合適的切削用量車爪面耻宋。

（3）改制好后用油石或銼刀將三爪軸向六處銳邊修鈍腿弛。

圖7  用內孔尖刀在三爪內車圓弧形面

圖8  用車好的三爪圓弧形面裝夾工件

3.加工驗證

（1）工序一（如圖9），用普通三爪裝夾毛坯（圓棒料φ80×30）雁巾，將夾緊力調整為20bar躬摆，夾持外圓軸向長度7mm。為了保證工件表面圓滑過渡岔霞，避免出現(xiàn)“接刀”痕跡阻洋，外圓弧 R8、R2 和外圓柱φ58均在本工序用刀桿GHDL20-3 配外圓弧刀片 GIP3.00E-1.50 IC908（圓弧 R1.5）加工完成阵厨；端面圓弧和橢圓用刀桿HFHR-20M配端面圓弧刀片HFPR3015 IC908（圓弧 R1.5）加工完成败芙。

圖9  工序一加工現(xiàn)場

（2）工序二（如圖10），用前面所述方法改制軟爪惫谤，將夾緊力調整為 15bar壁顶，裝夾工件 R8 圓弧面。由于改制的軟爪能限制工件五個自由度溜歪，既能自動定心若专，又能自動定長（軸向定位），裝夾后就能保證工件掉頭同軸度和平行度蝴猪，省去了用百分表找正工件的麻煩调衰。因裝夾剛性好，安全性能高自阱，可采用理想的切削用量加工工件右端面嚎莉、φ38 內孔和 32°外錐面米酬，生產效率高，產品質量好萝喘。 加工完后淮逻，經(jīng)檢測驗證，工件掉頭同軸度誤差在 0.015mm 以內阁簸，平行度誤差在 0.012mm 以內爬早，形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度都比較理想伏嬉。

圖10  工序二加工現(xiàn)場

  4.改制三爪卡盤的拓展應用

將本方法應用范圍擴大碟姓，根據(jù)工件的不同形狀改制三爪（軟爪），能裝夾工件 V 形面怕翘、螺紋易传、橢圓、拋物線辞镇、雙曲線臭赃、漸開線、正（余）弦（切）曲線等各種復雜異形面忙甩。

圖11  含傾斜正弦曲線和錐面的難裝夾零件 

如圖11所示零件尽舱，一端為傾斜正弦曲線外形和φ18 內孔，另端為 40°外錐和 R15 端面圓弧揉罗，若按常規(guī)元炭，無論先加工哪一端，掉頭裝夾都比較困難掷情。而采用本辦法软吐，可先加工傾斜正弦曲線和φ18 內孔，然后通過自動編程在三爪內車出與其相吻合的傾斜正弦曲線形面吟税，以此裝夾工件完成另一端加工（見圖12凹耙、13、14）肠仪。

圖12  用內孔尖刀在三爪內車傾斜正弦曲線形面

圖13  用車好的三爪傾斜正弦曲線形面裝夾工件

圖14  裝夾傾斜正弦曲線形面加工另一端

加工完后肖抱，經(jīng)檢驗，工件同軸度誤差在 0.015mm 以內藤韵，平行度誤差在 0.01mm 以內，其它各項精度指標均達到了要求熊经。

5. 改制三爪卡盤設計總結

實踐證明泽艘，通過技術創(chuàng)改制三爪卡盤進行加工，取得了顯著成果：

（一）普通三爪只能裝夾圓柱面或平面镐依，只能限制工件四個自由度匹涮。而按本方法改制軟爪能裝夾各種異形面天试，適用范圍廣，能限制工件五個自由度然低，既能自動定心喜每，又能自動定長，定位精度高拘挖，裝夾剛性好找鹅，加工工件同軸度和平行度均能達到 6—7 級。

（二）普通三爪掉頭裝夾時為了保證位置精度挑画，一般要用百分表找正工件轩从。而改制的軟爪無須找正工件，裝夾方便猎肄、快捷融沟、牢靠，減少了輔助時間欠住，且因裝夾剛性和安全性好浮烫，可采用較大的切削用量進行加工，提高了生產效率揉民。

（三）制造專用夾具工序多杆荐，時間長，效率低癣臭，成本高饵较，制造和裝配精度受到一定條件的限制，而且專用夾具欠缺通用性遭赂。而改制軟爪僅用一臺數(shù)控車床就能實施循诉，一般不超過 30 分鐘就能完成。由于軟爪在數(shù)控車床上安裝好之后才改制撇他，并直接應用于本機床裝夾工件茄猫，這就消除了夾具裝配誤差，故其精度明顯比專用夾具高困肩。一副φ200mm 的軟爪價格僅 140 元划纽，可多次改制，可重復應用于不同產品锌畸。所以勇劣，改制軟爪比制造專用夾具更加簡便、快捷潭枣、精確和經(jīng)濟比默。

（ 夾具俠）

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