喬 亮

（沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司，沈陽 110034）

車床由于其結構特點，在圓形工件的內(nèi)外圓加工中有著天然的優(yōu)勢。作為其標準的夾具配置，卡盤在車削加工中的地位無可替代。隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)控車床大量普及，加工需求日益多樣化，除通用動力卡盤之外，用于滿足不同零件加工需求的專用卡盤隨之出現(xiàn)。

1 通用動力卡盤

此類卡盤最為常見，國內(nèi)外已有標準產(chǎn)品提供，用于滿足一般的車削加工要求。圖1是是常見的楔式結構動力卡盤（如SCHUNK的ROTA NCD系列），作用在零件3上的力通過楔面1和楔面2轉化為對工件的夾緊力，并且通過兩個楔面實現(xiàn)增力。

高速旋轉時由于離心力的影響，外圓夾緊時卡爪的夾緊力會受到削弱。為了減小離心力的影響，有些卡盤會設計離心力補償機構。如圖2（SCHUNK的ROTA NCF系列）所示，卡盤內(nèi)有平衡塊3，同樣受到離心力的平衡塊3通過杠桿2的作用抵消了基爪1所受的部分離心力。

圖1 楔式卡盤

圖2 帶離心力補償?shù)目ūP

2 下拉式卡盤

當工件對平面度和平行度要求較高時，加工會用到下拉式卡盤，如圖3（SMW的TSF-C/TSR-C）所示。卡緊過程中，卡爪繞支點內(nèi)扣（或外翻），產(chǎn)生下拉的效果，使工件與定位面貼合，通過1定心→2下拉→3夾緊三個步驟實現(xiàn)工件的夾緊。

圖3 下拉式卡盤夾緊過程

3 多點夾緊卡盤

在薄壁件的車削加工中，零件的夾緊變形不可忽視。為了減少零件變形，多點夾緊卡盤應運而生。如圖4（SCHUNK的ROTA NCR系列）所示，該卡盤通過增加夾緊點數(shù)量（三點變六點），使得三點分配的夾緊力由六個夾緊點來分配，降低了每個夾緊點上的夾緊力，從而達到減少零件變形的目的。零件1連接兩個基爪，通過調(diào)整1可以實現(xiàn)六爪同時貼合工件。

圖4 六點夾緊卡盤及其調(diào)整機構

對于圓形工件或夾持部位是圓形的工件，其夾緊結構不止上述幾種形式，針對不同零件的加工特點，還有其他專用產(chǎn)品。比如，用于軸類零件加工的帶頂尖的卡盤，用于鋁輪轂加工指形卡盤，用于小直徑夾持的漲胎夾具等，在此不再贅述。

4 非圓形工件車削加工的夾緊結構

對于夾持部位是非圓形零件的車削加工，在沒有卡盤（如兩爪/四爪卡盤常用于非圓部位的夾持）可供選用的情況下，就必須根據(jù)零件的加工需求自行設計定位夾緊裝置。夾緊裝置設計過程中，需要綜合考慮工件的定位方式、工件的大小形狀、工件的加工要求、加工批量、切削力的方向、加工過程與刀具的干涉、動力源的來源等因素，選擇較為合理、簡單的方案。下面就以某異形平板零件為例介紹其夾緊結構。

如圖5所示，工件是外形近似不規(guī)則多邊形的平板零件，加工面為A面，定位面為E面，壓緊位置為B、C、D三處。加工設備為數(shù)控車床，人工上下料，自動夾緊（動力源為機床標配油缸）?；诖?，對其夾緊結構的要求為：夾緊結構要簡單、便于實現(xiàn)自動化；夾緊行程在油缸行程內(nèi)；夾緊結構要有足夠的張開范圍，以便于上下工件；考慮到壓緊面積小，還需要有防工件甩出的裝置。

圖5 零件加工部位及夾緊部位

鑒于該工件的外形，壓緊結構沿徑向布置，理由如下：沿軸向布置，壓緊結構尺寸較大，力臂長，壓板張開行程較長；壓緊面小，壓緊結構局部受力不均勻，壓緊不可靠。

徑向布置的壓緊結構，其實現(xiàn)方式有以下方案：采用鉤型旋轉壓板，使壓緊結構實現(xiàn)旋轉（避讓工件，方便上下料）和上下移動動作（實現(xiàn)工件的夾緊）；使用連桿機構，利用杠桿原理實現(xiàn)壓緊。使用鉤型壓板結構相對復雜，需要在壓板主體圓桿上加工凸輪曲線，以滿足動作的要求，零件加工要求較高，而且壓板的旋轉動作占用平面空間，容易發(fā)生干涉；連桿機構，結構簡單可靠。因此，選用連桿機構實現(xiàn)工件的夾緊。

圖6 壓緊結構

壓緊結構設計如圖6所示。支點設在壓板5后端，壓板5與支柱7之間通過銷釘連接，保證壓板的運動軌跡是繞銷釘轉動。推桿4、連桿6及壓板5構成了連桿機構，三個零（桿）件之間均通過銷釘連接。當油缸動作時，帶動推桿4沿套筒8上下移動，通過連桿6驅動壓板5繞銷釘轉動。推桿4上移，壓板5張開；推桿4下移，壓板5落下壓緊工件。推桿4的下端有調(diào)整裝置，保證壓板與工件的可靠接觸；而墊塊2布置在壓緊點的下方，防止產(chǎn)生壓緊變形。

此外，考慮到壓緊面積小，該夾具還在工件邊緣及中心孔設計了限位裝置，防止工件甩出，其細節(jié)不再詳述。

5 結語

對于夾持部位是圓形的工件，可以根據(jù)其加工要求選用相應的標準夾具（動力卡盤），當工件采用端面定位時，只需在卡盤端面增加定位裝置即可；對于夾持部位是非圓工件，則需要在工件加工需求的基礎上，綜合考慮工件、設備、切削力、定位方案等因素進行專用夾具設計。只有在實踐中不斷積累經(jīng)驗，才能使夾具滿足工件千變?nèi)f化的加工需求。

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]張英.數(shù)控機床夾具設計的分析與應用[J].科技資訊，2012，（8）：101.