摘要　介紹了浮動夾緊雙向定心夾緊機構的結構特點和工作原理，該機構在批量生產中具有重要的現實意義
　　關鍵詞：浮動夾緊　雙向定心　夾緊機構

1　引言

　　在進行批量生產的自動機床或組合機床生產線上，經常遇到一些以毛坯表面作定位基準的不規則的回轉體類零件。由于這類零件其本身存在著鑄造誤差，所以很難保證其對中和均勻夾緊的要求，這是工程技術人員都在努力探討的問題。我們經過大量的實踐，設計了浮動夾緊雙向定心夾緊機構，解決了以毛坯表面作定位基準時的浮動夾緊問題。該機構在大批量生產中有著十分重要的現實意義。

2　工作原理

　　浮動夾緊雙向定心夾緊機構的基本工作原理是：當被夾持工件的尺寸有誤差時，它的兩對卡爪可以在設計的范圍內自動進行調節，通過鋼球與錐面的補償作用，使夾持的工件對中，并使夾緊力均勻作用在四個卡爪上。其工作過程分析如下。

 

圖1　卡爪位置示意圖

　　為便于說明，將圖1所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個卡爪按相互垂直方向分成兩對。以外夾為例，根據傳動原理圖(見圖2)，這時與Ⅰ、Ⅱ這一對卡爪相連的杠桿3 分別插入外錐套4的孔中，與Ⅲ、Ⅳ這一對卡爪相連的杠桿9分別插入內錐套6的孔中。需要說明的是，圖2所示的僅僅是兩對卡爪中各自只有一個卡爪的杠桿分別插入內、外錐套時的工作情況。
　　當油缸拉桿7向左移動時，拉動拉桿套8，并壓迫鋼球5，通過錐面推動外錐套4和內錐套6同時向左運動。外錐套4 推動杠桿3，內錐套6推動杠桿9，各自帶動與之相連的卡爪1、滑塊2和卡爪11、滑塊10動作，如圖2所示。在夾緊過程中，假定工件存在著定位尺寸誤差，標號為Ⅰ、Ⅱ的這一對卡爪先接觸工件，標號為Ⅲ、Ⅳ的另一對卡爪距離工件還相差一個間隙Δl1(設兩卡爪距工件間隙值相等，即ΔlⅢ＝ΔlⅣ)，此時外錐套4盡管受到鋼球5的作用力，但由于與其相連的Ⅰ、Ⅱ卡爪已夾住工件，行程受到限制s，所以外錐套4不能向左移動。而內錐套6由于與其相連的Ⅲ、 Ⅳ兩卡爪各自與工件的間隙值相等，因此內錐套6在鋼球5的作用下，可以產生與外錐套4的相對滑移，即向左移動，直到Ⅲ、Ⅳ這一對卡爪均移動同樣距離夾緊工件后停止，其移動距離的大小即誤差補償值大小，是由設計的結構參數決定的。

 

 

 

 

圖2　傳動原理圖
1.卡爪Ⅰ　2、10.滑塊　3、9.杠桿　4.外錐套　5.鋼球
　6.內錐套　7.拉桿　8.拉桿套　11.卡爪Ⅲ

　　以上討論的是Ⅲ、Ⅳ這一對卡爪距離工件的間隙相等時的情況。當工件處于偏夾狀態，即Ⅲ、Ⅳ卡爪離工件的間隙ΔlⅢ≠ΔlⅣ(假定ΔlⅢ＜ΔlⅣ)時，這樣在夾緊時，由于內外錐套的相動滑移而使卡爪Ⅲ與卡爪Ⅰ、Ⅱ同時接觸工件。在卡爪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的同時作用下，工件具有向不產生約束力作用的卡爪Ⅳ的方向移動的趨勢。此時，在卡爪Ⅲ的作用力下，工件會自動地向不受約束的方向移動，使得ΔlⅢ＝ΔlⅣ，然后四個卡爪均勻施力夾緊工件后停止。
　　前述是Ⅰ、Ⅱ卡爪先接觸工件后Ⅲ、Ⅳ卡爪的動作，當Ⅲ、Ⅳ卡爪先接觸工件時，Ⅰ、Ⅱ卡爪的動作過程分析方法與上述完全一致。
　　夾緊動作完成后，工件自動對中，夾緊力均勻作用在四個卡爪上。工件的夾緊對中精度和重復定位精度均由卡盤制造精度來保證。對于大直徑的工件卡盤，在制造工藝中采用在整體裝配后用超硬硬質合金刀具修卡爪齒面的方法，來補償裝配尺寸中的誤差。通過修磨調整墊，可以調整機構的間隙，以提高重復定位精度。

3　結構特點

　　夾緊機構的主要結構特點如下：
　　(1)工件誤差調節范圍大，設計指標單爪誤差調節值為±3.5mm，即單向實際可達7mm，可以適應大批量生產中毛坯的變化要求。
　　(2)夾緊力大，輸入油缸作用力為100kN,實際四爪夾持力最大為250kN。
　　(3)定位精度高，重復定位精度為0.02mm。
　　(4)結構可靠，易于制造。

圖3　夾緊機構簡圖
1.夾具體　2.鋼球　3.內錐套　4.外錐套　5.杠桿　6.銷軸　7.滑塊　
8.T型壓板　9.卡爪Ⅰ　10.蓋板　11.拉套　12.調整墊　13.卡爪Ⅲ

4　卡爪誤差補償間隙計算

　　由工作原理可知，鋼球與錐面誤差補償機構中鋼球的質心運動軌跡為沿著外錐套4或內錐套6的表面作平移(如圖4)，卡爪對工件誤差補償值的大小取決于鋼球直徑及錐面的尺寸。在設計中考慮到被夾持工件的鑄造公差，取單爪補償量為Δl＝3．5mm，杠桿比為L1/L2＝2．5，這樣，補償機構中鋼球在水平和垂直兩個方向的最大移動距離為Δlx＝Δly＝2．5，Δl＝8．75mm，兩個卡爪間最大誤差補償間隙為Δlmax＝2Δl＝7mm，這已能滿足一般毛坯的公差要求。

圖4

　　該卡爪夾緊主要結構見圖3所示。

　　浮動夾緊雙向定心夾緊機構由于其獨特的結構，而在批量生產中有助于提高生產效率，特別適用于數控機床和組合機床。值得一提的是，此種結構也可用于車床卡盤上，只要配一個動力油缸就可以使用。該機構通過換用不同規格的夾爪，還可夾持非對稱的偏心工件(如圖5)，也可設計專用夾爪來夾持各種異形件。

圖5

5　結束語

　　本文介紹了夾緊機構的結構特點和工作原理，解決了夾具設計中的浮動夾緊問題，該機構在大批量生產中具有重要的現實意義。對卡盤的設計制造也有一定的參考價值。