在機械傳動中，從旋轉運動到往復運動通常由偏心軸和曲軸完成。機械的開啟、關閉和收緊也由偏心部件完成，這表明偏心部件廣泛應用于機械制造。

目前偏心件加工工藝復雜，技術水平高，偏心距離難以把握。以下設計案例提供了曲軸和偏心軸的專用夾具設計理念，很好地解決了上訴加工問題。

曲軸是汽車和摩托車發動機部件中較重要的部件之一，曲軸的加工精度和效率非常重要。目前，國內曲軸加工設備落后，曲軸連桿頸加工多采用手動偏心夾具，耗時費力，勞動強度大，夾緊力小，不安全因素大。

1.新型曲軸液壓自動偏心夾具

曲軸液壓自動偏心夾具的設計如圖2所示。夾具為偏心距離固定單爪移動夾具，利用液壓旋轉缸提供動力，通過內楔形進入爪徑向夾緊力，實現爪夾緊和松動動作，工件支架與夾具底座通過定位銷11定位高強度螺釘10固定，確保機床主軸12旋轉中心曲軸連桿頸軸，機床前后主軸箱，一端夾具有固定角度的角定位塊5，前后夾具同步夾緊工件，內楔角前端45°角后端為15°角度可以實現兩段夾緊速度，即夾爪在開始夾緊時快速移動，夾爪靠近工件時慢慢移動，直到夾緊工件松開。

夾具基座2-卡爪滑座3-卡爪4-調整螺釘5-角定位塊6-半瓦

7.10-螺釘8-夾具體9-配重塊11-定位銷12-機床主軸頭部

2.曲軸液壓自動偏心夾具的結構

(1)圖2中，夾具基座1與機床主軸頭部12連接，夾具8通過定位銷11定位與夾具基座1連接M12螺釘10固定，主軸旋轉中心夾具體定位孔，另一端半瓦6弧面中心與定位孔中心的距離為曲軸連桿頸的偏心距離。

(2)半瓦6通過螺釘7固定在夾具體的弧形表面上，半瓦的內弧形表面和法蘭端面刮擦，調整曲軸的偏心距離和軸向偏差。

（3）角定位塊5安裝在夾具特定8的前端，通過調整螺釘4來調整曲軸各連桿頸軸的對稱度，以確保與機床主軸軸線的同軸度。

(4)如圖4所示，卡爪滑座安裝在夾具基座的導向槽內，卡爪滑座可沿導向槽徑向移動?？ㄗ?通過導向鍵1和螺釘3固定在卡爪滑座上，卡爪可以通過夾具基座內斜楔的軸向移動夾緊和松開工件。

3.新型曲軸液壓自動偏心夾具的特點

與傳統的夾緊方法相比，操作人員的勞動強度大大降低。操作人員將工件靠在軸向定位面和角定位面上，其余動作由前后液壓夾自動完成。實驗證明，傳統夾具安裝工件需要大約1個. 5 min，卸載工件約40件 s，液壓自動偏心夾具安裝工件的設計和開發需要約10個 s，卸載工件8左右 s，提高工件裝卡效率5 倍多。同時，液壓自動偏心夾具夾緊力大，工件變形小，有效提高了曲軸的加工精度。

1.車用空壓機曲軸

汽車空氣壓縮機曲軸（圖5）是汽車空氣壓縮機的心臟，位于空氣壓縮機連桿，曲軸旋轉運動，驅動連桿使活塞往復運動，旋轉運動直線運動，其主要作用是傳遞扭矩，是連桿的動力源，因此曲軸連桿頸磨削質量的重要性不言而喻。

如圖6所示：

2.改進曲軸連桿頸磨削液壓偏心夾具

曲軸連桿頸磨削偏心夾具由旋轉液壓缸和偏心夾具組成，分別安裝在數控曲軸連桿頸專用磨床頭軸前后軸端，頭軸為空心結構，旋轉液壓缸輸出的高壓液壓油由放置在頭軸內孔的高壓液壓軟管輸入偏心夾具的高壓油腔，如圖7所示。

1-偏心夾2-頭架主軸3-高壓液壓軟管4-液壓旋轉缸

(1)回轉液壓缸的結構如圖8所示，采用增壓缸的增壓回路。液壓缸工作時，液壓油通過油口Y 2進入大液壓缸5，使活塞向左移動，通過活塞6單向閥4進入小液壓缸2和薄壁套筒環形油腔，使其充滿液壓油，不考慮油路壓力損失，液壓油壓力為系統壓力，壓力只能使薄壁套筒產生可忽略的變形，以確保曲軸能很容易地進入彈性套筒內孔，單向閥4能保證液壓油不回流。第一次進油時，整個油路充滿氣體。此時，應擰松兩排氣螺塞3，以排出油路，然后擰緊兩排氣螺塞3，以確保油路關閉。

1-連接法蘭2-小液壓缸3-排氣螺塞4-單向閥5-大液壓缸

6-活塞7-接近開關支架8-發信板

(2)曲軸偏心夾具的結構

1-V定位塊2-軸向定位盤3-薄壁套筒4-彈性套筒5

6-夾具體7-平衡塊8-聯接盤

曲軸偏心夾具（圖9）依靠連接板8固定在主軸前端，連接板8有定位槽，具體6可在連接板定位槽中滑動，調整墊5厚度確定與連接板的偏心，確定與主軸的偏心量，確保連接板與主軸的重疊。研磨曲軸時，將曲軸安裝在彈性套筒4中，手動按下V形定位塊1，依靠V形塊1的自定心功能，確保曲軸連桿頸的軸與頭軸重合。曲軸正確定位后，頭軸后端液壓缸的高壓使薄壁套筒3和彈性套筒4變形，夾緊曲軸。然后手動將V形定位塊1拉回原位，防止砂輪切入磨削受阻。調整平衡塊7的重量可以確保安裝曲軸后的偏心夾具的重心與磨床頭架的主軸合，避免偏心夾具旋轉時離心力過大影響頭架旋轉精度。

夾具的設計過程為數控曲軸連桿頸專用磨床的設計開發提供了早期的技術儲備，縮短了數控曲軸連桿頸專用磨床的研發周期。

1.常用的三爪卡盤主要由組成

常用的三爪卡盤主要包括卡盤、活動卡爪、卡爪驅動機構?？ㄗ︱寗訖C構包括一個大椎齒輪和三個小錐齒輪(如圖1所示)。當操作人員用伏擊扳手旋轉小錐齒輪時，大椎齒輪會旋轉，背面的螺紋會驅動三個爪子同進同出(如圖2所示)。三爪運動距離相等，能自動定心。用扳手扳動小錐齒輪時，可更換三個反爪，安裝直徑較大的工件(如圖2所示)。

2.改進曲軸連桿頸磨削液壓偏心夾具

為了解決自定心三爪卡盤加工的技術問題，改進了卡盤上其中一個的形狀（如圖3所示）

偏心調整時，擰出爪1上的螺栓，松開爪1與平面螺紋的嚙合，只有另外兩個爪與平面螺紋嚙合(如圖12所示)。

然后用伏擊扳手旋轉小錐齒輪，大錐齒輪旋轉，驅動爪2和爪3接近或退出中心，根據卡盤上的刻度控制偏心e值（如圖13所示）。

然后將爪1與平面矩形螺紋重新嚙合，用伏擊扳手旋轉錐齒輪，驅動三個爪靠近中心夾緊工件(如圖14所示)

最后擰緊螺栓固定爪1(如圖15所示)，完成偏心調整夾緊。

3.卡爪2/3移動量h與偏心量e的關系

從圖16可以看出，卡爪2和3的移動量h與軸偏心量e的關系：直角三角形ABC中e=h·sin30°，則e=0.5h，即h=2e。

4.實例

將35mm×70mm毛坯加工成如圖10所示的形狀和尺寸，其中e=4mm。

(1)計算卡爪2和3的移動量h：h=2e=2×4=8mm。

（2）加工和夾緊工件的過程：1）加工樁32直徑段；2）擰出爪1上的螺栓，松開爪1與平面螺紋的嚙合，然后用伏擊扳手旋轉錐齒輪，驅動爪2和爪3靠近中心mm，然后將爪1與平面矩形螺紋重新嚙合，用伏擊扳手旋轉錐齒輪，驅動三個爪同時靠近中心夾緊工件，最后擰緊螺栓固定爪1，偏心調整夾緊完成；3)加工22軸段。

5.結論

實踐證明，偏心軸專用三爪卡盤的加工不僅避免了糾正困難和定位不準確的問題，而且大大節省了糾正時間，提高了加工效率和精度，保證了加工質量。