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软爪的设计及加工

日期:2020-12-25 22:13 作者:12博官网

  第 4期 2005 年 12月 机 电 元 件 E LECTROME CHAN ICAL COMPONENT S V o l 25 N o 4 D ec 2005 工 艺与材 料 软爪的设计及加工 吴光平 ( 国营八五五厂, 湖南 怀化 418000) 摘要: 在零件加工过程中, 软爪由于其优 越性而得 到推广 使用。文 章介绍 了软爪 的选材、结 构设计 和加工 制作, 同时为提高软爪的使用性能提出了 一些解决办法。 关键词: 软爪; 定位精度; 材料刚性; 装夹; 批量生产 中图分类号: TG 751 文献标识码: A 文章编号: 1000- 6133( 2005) 04- 0026- 03 1 前 言 铜合金。具体选材时, 可以根据不同的零件材质来 选择不同的软爪材料。如果零件材料的刚性差, 容 易变形, 则可选用 铝合金; 如果零件 材料的刚 性 好, 不易变形, 就可选用中碳钢。象一般电连接器 的外壳等零件的材料均为铝合金, 那么, 软爪的材 料就可选用铝合金、铜合金、胶木等。 2 2 结构设计 根据夹紧零件方式的不同, 软爪有正爪和反爪 之分。两种结构的设计原理、加工工艺、工作原理 都差不多, 本文着重介绍几种常用的正爪结构。由 于软、硬爪之间是相对应配套的, 所以一组软爪一 般由三个独立的软爪组成。根据软爪和硬爪固定方 式的不同, 软爪又 可分为内 圆式结构、内方式 结 构、焊接式结构三种, 下面逐一介绍。 2 2 1 内圆式软爪的结构设计 图 1为内圆式软爪的结构设计方案, 软爪采用 圆柱形内孔安装在硬爪上, 与硬爪的尺寸配合选用 过盈配合, 公 差常选 用 H 7 /p6。由于是 内圆式 定 位, 软、硬爪之间采用三个螺钉固定, 为预防加工 过程中螺钉的松动, 需增加弹性垫圈和六角螺母来 加强紧固。为了便于螺钉的安装, 螺钉孔中心应尽 可能与软爪的中心重合。此外, 硬爪端面不应凸出 软爪面, 一般留有 3~ 5mm 余量。 随着用户 对产品外观、精度等要求 的不断提 高, 软爪在机械加工中得到了越来越广泛的应用。 众所周知, 采用三爪卡盘硬爪加工零件, 不可避免 地存在着一些问题, 比如零件容易产生 三角形 变形, 装夹印痕不易消除, 定位精度不高, 零件同 轴度难以保证等等。如果采用软爪加工, 由于软爪 选用材料刚性较小, 不易夹伤零件表面, 同时可以 根据不同的零件配作成不同的装夹直径, 从而可以 成倍地加大零件的装夹 面积, 使零件 不易产生变 形, 较大地提高了零件的装夹稳定性。因此, 采用 软爪可以有效地克服硬爪在机加工中的缺陷。使用 合格的软爪, 能保证零件的加工面与装夹面的定位 精度达到 0 01~ 0 05mm, 免去了用百分表找正的 工序。因此, 在现有设备的基础上, 采用软爪加工 不失为提高零件加工批质量稳定性的 一种有效途 径。 2 软爪的设计 2 1 材料的选择 制作软爪的材料有中碳钢、铝合金、铜合金、 胶木、塑料等等, 常用的材料是中碳钢、铝合金和 收稿日期: 2005 - 08 - 18 第 4期 吴光平: 软爪的设计及加工 27 料很少, 硬爪可采用新爪, 也可选用与三爪卡盘配 合完好但夹持面已损坏的废爪, 因此制作成本低。 由于软、硬爪合为一体, 克服了重新装夹时的偏差 和加工过程中的松动等缺陷, 定位精度更高。该种 结构的主要缺陷是软爪不可更换, 加工不同的零件 需要用很多的硬爪来制作不同的软爪。所以, 此种 结构特别适用于单一品种的大批量生产。 图 1 内圆式软爪的结构图 此种结构加工简单, 成本低廉。除螺钉孔外, 只 要在车床上即可完成。主要的缺陷是重新安装时与硬 爪的装夹精度不高, 致使其重复利用率低。因此, 该 结构特别适合新品试制阶段零件的小批量生产。 2 2 2 内方式软爪的结构设计 图 2为内方式软爪的结构设计方案, 硬爪之间 的方孔配合可选用过渡配合, 公差选用 H 7 /k6 采 , 用两螺钉、弹性垫圈和六角螺母安装固定, 螺钉孔 与软爪的方孔中心线 焊接式软爪的结构图 当然, 由于零件形状各异, 每种软爪结构又可 设计成各种不同的形状, 以上介绍的只是各种结构 中的常用设计方案。各设计方案的确定应遵循以下 三个原则: 一是便于装夹; 二是便于排屑; 三是更 方便于满足零件的技术要求。 2 3 装夹直径的设计 根据各种不同的零件, 软爪装夹面的直径一般 比零件的直径大 0 05~ 0 30mm, 装夹面的粗糙度 要求为 这样, 不 仅能保证零件的 同轴度要求, 也能较好地保证零件的装夹稳定性。 3 软爪的加工制作 内圆式和内方式软爪的加工步骤基本相同, 其 主要工序为: 先加工好软爪, 打孔攻丝后固定在硬 爪上; 再取大小合适的定位棒料装夹在硬爪上, 如 图 2 内方式软爪的结构图 图1 、图 2所示, 注意装夹力与夹持零件力基本相 同, 以消除硬爪与卡盘之间的间隙; 然后再精加工 出符合设计要求的装夹直径, 从而完成软爪的制作。 焊接式软爪的主要加工工序为: 先加工软爪, 同时把硬爪加工到符合要求的尺寸, 然后焊接, 焊 接以焊牢为准, 可以在侧面焊, 也可以在端面焊; 再取大小合适的粗定位棒料装夹于硬爪上, 如图 3 所示, 进行粗加工, 此时, 软爪的装夹直径比零件 此种结构加工相对复杂一些, 但由于软爪拆卸 方便, 装夹精度高, 能多次重复利用, 致使其相对 制作成本较低。所以, 特别适合具有一定批量的零 件生产。 2 2 3 焊接式软爪的结构设计 焊接式软爪是指在硬爪上焊接某种金属材料后 加工而成的软爪, 如图 3所示。此种结构的软爪材 28 机 电 元 件 2005年 实际尺寸一般大 3~ 5mm; 再用软爪夹持精定位棒 料, 取适当的夹紧力, 精加工成符合要求的软爪。 以减少软爪制作和重新使用时的装夹误差。 ( 2) 在软爪 上标明装夹直径, 可避免不 同软 爪的相互混用, 方便软爪的管理。 ( 3) 当软爪 装夹面磨损过大 时, 可将其 加工 成更大装夹直径的软爪, 以降低软爪的制作成本。 4 提高软爪使用性能的几点注意事项 ( 1) 在相配套的软、硬爪上作好相应的标记, ( 上接第 25页 ) 们提供了大量的实用控件, 再加上 W indow s系统本 身具有的 AP I功能, 使得波形的输出变得简单, 而 且过程也清晰明了, 让人可以理解得透彻。 在这里我 们将用到 V isual Basic 自带 的 T i er m 控件。 T i er控件是一个自动执行控件, 可以在用 m 户设定的时间点上执行程序。在 C 语言与 AS 语 M 言中, 控制时间语言 是冗长的, 其中还 伴随着复 杂、令人头痛的计算, 而 T i er控件完全是 m 化 的目的。 假定我们需要周期为 40m s 阶数为 25的阶梯 、 波, 可将电路如图 4联接起来。 设定 T i er的 interval属性为 40 表示每 40m s m , 该控件 将 会启 动 一 次, 与 之一 起 启 动 的 还有 与 T i er相关的 T i er事件中的程序。 m m Interval属性的设置可以编程时进 行, 也可以 在程序运行后由输入计算得到。 利用下列语句就可以得到我们想要的阶梯波形 了: static di a as in terger m a= 0 P rivate Sub T i er1_ T i er ( ) m m Out &H 378 a , a= a+ 10 if a 255 then a= 0 t i er1 enab le= flase m end if End Sub 只需要数行代码 就可以解决阶梯 波输出的问 题, 而且交互界面与参数可以任意设计与设定。其 可视 控件, 可以通过属性 的修改来达到时间控制 中 DAC0800并不是必需的, 在这里只是推荐使用, 实际上我更倾向于使用自制的 R! 2R梯形电路。 配合 G J! 29F组合固体继电器与相应的电路, 还可控制输出多种波形, 限于篇幅就不一一介绍。 到目前为止, 单 PC 机的 LPT 应用仍不能满足 各种试验需要, 这时 PC 机组成的网络就成了试验 的主角。多 PC机联网作业, 不仅能实现无人值守 的监控操作, 还可以在千里之外利用各种通信手段 来完成各种任务。当然这里就涉及到各种网络间的 协议与协议的应用, 这不是本文要说的内容。 6 总 结 现在各单位往往有不少有待更新换代的旧 PC 机, 常常为怎样充分利用这些 PC 机而头痛。 GJ! 29F 组合固体继电器的出现, 为这一问题提出了新 的解决方案, 往往不需要额外增加设备及软件, 只 需要几个固体继电器, 一个安装槽, 就可以方便地 将 PC 机变成试验台的一部分。实际上 G J! 29F 组 合固体继电器的设计初衷就是为了提供一种与 PC 机相适应的继电器接口, 这样设计人员就不必为四 处寻找与之匹配的零件而烦心了, 而且这也为工业 生产的设备控制与设备监测提供了一种新方案。 参考文献: [ 1] 谭浩 强, 张 基 温, 唐 永 炎 [M ] [ 2] C 语言程序设计教程 北京: 高 等教育出版社, 1998 珠 海: 孙建开 V isual Basic魔 鬼编 程培 训 班 [M ] 珠海出版社, 2002 [ 3] 沈美明, 温冬婵 IBM - PC 汇编 程序设 计 [ M ] 北 京: 清华大学出版社, 1998 [ 4] 杨忠煌, 黄博俊, 李 文昌 [M ] 单 芯片 8051 实务与 应用 北京: 中 国水利水电出版社, 2001

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