浮动夹紧双向定心夹紧机构

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1、浮动夹紧双向定心夹紧机构摘要　介绍了浮动夹紧双向定心夹紧机构的结构特点和工作原理，该机构在批量生产中具有重要的现实意义　　关键词：浮动夹紧　双向定心　夹紧机构1　引言　　在进行批量生产的自动机床或组合机床生产线上，经常遇到一些以毛坯表面作定位基准的不规则的回转体类零件。由于这类零件其本身存在着铸造误差，所以很难保证其对中和均匀夹紧的要求，这是工程技术人员都在努力探讨的问题。我们经过大量的实践，设计了浮动夹紧双向定心夹紧机构，解决了以毛坯表面作定位基准时的浮动夹紧问题。该机构在大批量生产中有着十分重要的现实意义。2　工作原理　　

2、浮动夹紧双向定心夹紧机构的基本工作原理是：当被夹持工件的尺寸有误差时，它的两对卡爪可以在设计的范围内自动进行调节，通过钢球与锥面的补偿作用，使夹持的工件对中，并使夹紧力均匀作用在四个卡爪上。其工作过程分析如下。 图1　卡爪位置示意图　　为便于说明，将图1所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个卡爪按相互垂直方向分成两对。以外夹为例，根据传动原理图(见图2)，这时与Ⅰ、Ⅱ这一对卡爪相连的杠杆3分别插入外锥套4的孔中，与Ⅲ、Ⅳ这一对卡爪相连的杠杆9分别插入内锥套6的孔中。需要说明的是，图2所示的仅仅是两对卡爪中各自只有一个卡爪的杠杆分别插入内、外

3、锥套时的工作情况。　　当油缸拉杆7向左移动时，拉动拉杆套8，并压迫钢球5，通过锥面推动外锥套4和内锥套6同时向左运动。外锥套4推动杠杆3，内锥套6推动杠杆9，各自带动与之相连的卡爪1、滑块2和卡爪11、滑块10动作，如图2所示。在夹紧过程中，假定工件存在着定位尺寸误差，标号为Ⅰ、Ⅱ的这一对卡爪先接触工件，标号为Ⅲ、Ⅳ的另一对卡爪距离工件还相差一个间隙Δl1(设两卡爪距工件间隙值相等，即ΔlⅢ＝ΔlⅣ)，此时外锥套4尽管受到钢球5的作用力，但由于与其相连的Ⅰ、Ⅱ卡爪已夹住工件，行程受到限制s，所以外锥套4不能向左移动。而内锥套6

4、由于与其相连的Ⅲ、Ⅳ两卡爪各自与工件的间隙值相等，因此内锥套6在钢球5的作用下，可以产生与外锥套4的相对滑移，即向左移动，直到Ⅲ、Ⅳ这一对卡爪均移动同样距离夹紧工件后停止，其移动距离的大小即误差补偿值大小，是由设计的结构参数决定的。    图2　传动原理图1.卡爪Ⅰ　2、10.滑块　3、9.杠杆　4.外锥套　5.钢球　6.内锥套　7.拉杆　8.拉杆套　11.卡爪Ⅲ　　以上讨论的是Ⅲ、Ⅳ这一对卡爪距离工件的间隙相等时的情况。当工件处于偏夹状态，即Ⅲ、Ⅳ卡爪离工件的间隙ΔlⅢ≠ΔlⅣ(假定ΔlⅢ＜ΔlⅣ)时，这样在夹紧时，由于内外

5、锥套的相动滑移而使卡爪Ⅲ与卡爪Ⅰ、Ⅱ同时接触工件。在卡爪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的同时作用下，工件具有向不产生约束力作用的卡爪Ⅳ的方向移动的趋势。此时，在卡爪Ⅲ的作用力下，工件会自动地向不受约束的方向移动，使得ΔlⅢ＝ΔlⅣ，然后四个卡爪均匀施力夹紧工件后停止。　　前述是Ⅰ、Ⅱ卡爪先接触工件后Ⅲ、Ⅳ卡爪的动作，当Ⅲ、Ⅳ卡爪先接触工件时，Ⅰ、Ⅱ卡爪的动作过程分析方法与上述完全一致。　　夹紧动作完成后，工件自动对中，夹紧力均匀作用在四个卡爪上。工件的夹紧对中精度和重复定位精度均由卡盘制造精度来保证。对于大直径的工件卡盘，在制造工艺中采用在整体装

6、配后用超硬硬质合金刀具修卡爪齿面的方法，来补偿装配尺寸中的误差。通过修磨调整垫，可以调整机构的间隙，以提高重复定位精度。3　结构特点　　夹紧机构的主要结构特点如下：　　(1)工件误差调节范围大，设计指标单爪误差调节值为±3.5mm，即单向实际可达7mm，可以适应大批量生产中毛坯的变化要求。　　(2)夹紧力大，输入油缸作用力为100kN,实际四爪夹持力最大为250kN。　　(3)定位精度高，重复定位精度为0.02mm。　　(4)结构可靠，易于制造。图3　夹紧机构简图1.夹具体　2.钢球　3.内锥套　4.外锥套　5.杠杆　6.销轴

7、　7.滑块　8.T型压板　9.卡爪Ⅰ　10.盖板　11.拉套　12.调整垫　13.卡爪Ⅲ4　卡爪误差补偿间隙计算　　由工作原理可知，钢球与锥面误差补偿机构中钢球的质心运动轨迹为沿着外锥套4或内锥套6的表面作平移(如图4)，卡爪对工件误差补偿值的大小取决于钢球直径及锥面的尺寸。在设计中考虑到被夹持工件的铸造公差，取单爪补偿量为Δl＝3．5mm，杠杆比为L1/L2＝2．5，这样，补偿机构中钢球在水平和垂直两个方向的最大移动距离为Δlx＝Δly＝2．5，Δl＝8．75mm，两个卡爪间最大误差补偿间隙为Δlmax＝2Δl＝7mm，这已

8、能满足一般毛坯的公差要求。图4　　该卡爪夹紧主要结构见图3所示。　　浮动夹紧双向定心夹紧机构由于其独特的结构，而在批量生产中有助于提高生产效率，特别适用于数控机床和组合机床。值得一提的是，此种结构也可用于车床卡盘上，只要配一个动力油缸就可以使用。该机构通过换用不同规格的夹爪，