浮动夹紧双向定心夹紧机构
讲 联动夹紧机构定心夹紧机构夹紧动力装置
(二)气缸结构和夹紧作用力的计 算
常用的气缸结构有两 种基本形式，
（３）单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
互垂力或斜交力联动夹紧机构
２、多件联动夹紧机构
（１）多件平行联动夹紧机构图3.26
每两个工件一 般就需要用一 浮动压块，工 件多于两个时， 浮动压块之间 还需要用浮动 件联接。 理论上
Wi=W/n
用流体介质(如液性塑料〕代替浮动元件实现多件夹紧。
②多件连续夹紧机构
1.雾化器——由气源送来的压缩空气，先经雾化器，使雾化 器中的润滑油被吸上升雾化面随之进入传动系统，以便利 用油雾对传动系统中的运动部件进行充分润滑。
2. 减压阀——将气源送来的压缩空气压力，减至气动夹紧 装置所要求的工作压力(一般为0.4—0.6MPa)。
3.单向阀——主要起安全保护作用。防止气源供气中断或压 力突降而使夹紧机构松开。
5 、定心夹紧机构
5、定心、对中夹紧机构
定心、对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机 构，其定位和夹紧这两种作用是在工件被夹紧 的过程中同时实现的，夹具上与工件定位基准 相接触的元件，既是定位元件，也是夹紧元件。
在机械加工中，很多加工表面是以其中心线 或对称平面作为工序基准的，因而也都用它们 为定位基淮。这时若采用定心对中夹紧机构装 夹加工，可以使定位误差为零。
4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
6、联动夹紧机构
联动夹紧机构：
利用一个原始作用力实现单件
或多件的多点、多向同时夹紧的机 构。
联动夹紧机构的主要形式
1 平行夹紧 2 对向夹紧和复合夹紧 3 依次连续夹紧
特点：
夹紧机构要具有足够的浮动环节
⑴单件平行联动夹紧机构
图3.23单件同向联动夹紧机构
四爪两联动卡盘
浮动夹紧双向定心夹紧机构(图文)时间：2012年03月07日11:31来源:互联网已被浏览832次评论0条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。
3.3联动夹紧机构、定心夹紧机构 (改)
例2：如图，在工 件上加工槽，保证 对工件中心面的对 称度。若采用固定 双支承平面定位： △B≠0，△Y=0， △D=△B； 若 左右 侧 面采用等速内、外 移定位元件，使定 位基准为中心面， △B=0，△D=0。
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⑴定心夹紧机构：是一种特殊的夹紧机构，工件在其
上同时实现定位和夹紧。在这种夹紧机构上与工件定位基准
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联动夹紧机构
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定心夹紧机构
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联动夹紧机构
在工件装夹中，根据工件的结构特点和定位要求，有些夹 具需要的同时有几个点对工件进行夹紧，有些夹具需要同时夹 紧几个工件。
1.多点联动夹紧机构
多点联动夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构将该力 分散到数个点上对工件进行夹紧。
3．与其它动作联动的夹紧机构
（1）先定位后夹紧的联动机构
1－拨杆 2、6－弹簧 3、12－推杆
4－活塞 5－压板 7－定位块 8－液压缸 9－活塞杆 10－螺钉 11－滚子
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（2）夹紧与移动压板联动机构
1-拨销； 2-压板； 3、4-螺钉； 5-偏心轮
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（3）夹紧与辅助支承联动机构
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(5) 波纹套定心夹紧机构
1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
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(6) 液性塑料定心夹紧机构
1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料； 4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
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课堂小结
1. 联动夹紧机构 2. 定心夹紧机构
单件联动夹紧机构
单件同向联动夹紧机构 单件对向联动夹紧机构 单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
浮动夹紧双向定心夹紧机构
浮动夹紧双向定心夹紧机构
王占东;付纯连;马恒斌
【期刊名称】《组合机床与自动化加工技术》
【年(卷),期】1999(000)003
【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。
【总页数】1页(P24)
【作者】王占东;付纯连;马恒斌
【作者单位】大连渤海日平机床有限公司;大连渤海日平机床有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG75
【相关文献】
1.浮动夹紧双向定心四爪动力卡盘的设计
2.双向浮动夹紧机构
3.实用的双向浮动夹紧机构
4.定心夹紧机构夹紧误差计算
5.数控深腔加工刀柄自定心夹紧机构分析与应用
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浮动夹紧双向定心夹紧机构
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1 0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。
典型夹紧机构
典型夹紧机构
铰链夹紧机构的构 造简洁、扩力比大 且摩擦损失小，故 适用于多点或多件 夹紧，在气动或液 压夹具中广泛应用。
典型夹紧机构
• 定心、对中夹紧机构，是一种特殊的夹紧 机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 在这种夹紧机构上与工件定位基准面相接 触的元件，即是定位元件，又是夹紧元件。
由于手动的斜楔夹紧机构在夹紧工件时既费时又费 力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中承受。
典型夹紧机构
• 螺旋夹紧机构具 有构造简洁、制 造简洁、夹紧牢 靠、扩力比大和 夹紧行程不受限 制等特点，所以 在手动夹紧装置 中被广泛使用， 其缺点是夹紧动 作慢、效率低。
螺旋夹紧原理图
典型夹紧机构
• 圆偏心夹紧机构。
支承钉。顶面为 定位面，限制一 个自由度
支承板。接触面积大，适于精基准平面定位 。 短支承板限制一个自由度，长支承板限制两个
自由度，宽支承板限制三个自由度。
可调支承，支承高度可调。限 制一个自由度。
可调支承：支承高 度可调，限制一个 自由度。
自位支承 又称浮动支承。支 承能随工件定位基准面的变化 而自动调整，限制一个自由度。
夹具分类
1 从专业化程度分 • 通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随
行夹具等； 2 从使用机床的类型分 • 车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣
床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具等； 3 从动力来源分 • 手动夹具、气动夹具、液动夹具、电磁夹具、真
空夹具等；
夹具中定位元件
• 高精度； • 好的耐磨性； • 足够的刚性； • 良好的工艺性；
几种夹具设计常用机构
几种夹具设计常用机构我们在组装车间手工装配线经常可以看到一些常用的机构的应用。
通过使用这些机构，来实现零件的定位、夹紧以及装配，最终达到工艺装配要求。
下面简述几种常见的机构，并以实际使用的各种工艺装置作简单说明。
按夹具的使用功能分三种类型进行介绍。
1定位夹紧机构在继电器零部件组装时，往往需要将夹具的定位型腔打开，便于快速取放零件。
零件放置到位后，定位夹紧机构快速对零部件进行精确定位和夹紧，为随后的装配动作提供定位保证。
1）偏心轮偏心轮夹紧机构是一种快速动作的夹紧机构，一般采用手柄进行操作。
结构简单，制造容易。
如图（一）所示，扳动手柄，带动滑块左右移动，从而实现夹紧。
因需要员工手工扳动手柄进行夹紧，增加员工劳动强度。
所以，这种结构已逐渐由其他方式替代。
图（一）偏心夹紧机构2）螺旋机构螺旋机构是利用转动螺旋副实现夹紧压块的移动，来实现夹紧功能。
图（二）是左右螺旋机构的集合使用。
转动手轮，带动丝杠（左右旋）转动，左右夹紧块平行移动，可以确保零件定位夹紧的同心位置。
这种机构夹紧动作慢，辅助时间长，工作效率较低，使用场合有局限性。
应用实例：通用搅胶装置磁路铆接强度检测夹具图（二）螺旋机构3）杠杆机构杠杆机构在工艺装置夹具中广泛得到应用。
可以实现零件定位夹紧、增力放大、受力方向的转换等。
图（三）利用杠杆的摆动位置对继电器底座进行定位夹紧，夹紧的力度由弹簧决定，可根据需要进行调整。
夹具在装配工位时处于夹紧状态，确保零件的定位夹紧。
完成装配动作后，夹具返回，利用工装的斜面接触杠杆的末端，使杠杆绕支点转动，夹具的夹紧功能得到释放，故而松开底座，方便零件的取放。
这种夹紧结构非常适合在工装中使用。
图（三）杠杆夹紧机构4）平面四杆机构图（四）为四杆机构的一个应用实例。
使用操作时，按下手柄，利用机构的运动特点，左右夹块会按要求左右滑动，将夹具打开。
放入工件后，松开手柄，夹具在拉簧的作用下复位（拉簧未画出），实现工件的夹紧。
大型机床双向作用增力夹紧装置原理
机床的定位夹紧装置是帮助机械运动部件克服外力，避免发生位移的辅助装置，是机械运动部件定位时必不可少的重要装置。
大型机床拥有先进的双向作用增力夹紧装置，在定位中能够起到很好的效果，下面我们就来介绍其工作原理和工作过程。
双向作用增力夹紧装置工作原理:双向作用增力夹紧装置是由一个凹型安装座以及分别对称安装在该安装座横向中心线两边的四组碟簧施力机构和两套矩形杠杆组件和两套球面浮动夹紧机构组成的。
这套装置利用并联碟簧组产生的较大机械力，再通过杠杆增力机构将这个力扩大，这样就能够保持一个恒定且不受外部因素影响的作用力，从而实现牢固可靠的夹紧效果。
夹紧装置的松开，是通过液压作用使碟簧组压缩来实现的。
为了防止因为夹紧力过大，对承载工件的刚度造成破坏，夹紧力的施力部分采用了双向对称式的布局，其传力部分采用了杠杆与球面浮动自适应结构。
这样一来，夹紧力越大，其与工件接触面的贴合就越好，使受力均匀分布在工件表面，不容易破坏工件刚度。
而且，领用碟簧和杠杆增力机构的设计，使加紧机构的整体结构更紧凑，调试和维护也更加方便。
夹紧装置的夹紧过程:需要夹紧时，被压缩的碟簧组产生的弹力会通过活塞杆的传递，作用在压力调节杆上。
压力调节杆再将其传递到用螺纹固定联接的矩形杠杆上。
接下来，矩形杠杆在支撑杆的球面浮动支点作用下，将夹紧力放大并传递到夹紧杆。
夹紧杆与夹紧板座之间的接触方式为球面浮动接触，这种接触方式可以确保夹紧板与工件接触面不受角度变化的影响，始终保持贴合紧密，受力均匀。
为了增加受力部位的摩擦系数，并且避免因夹紧力过大损坏工件表面，应该采用有色金属铜，作为夹紧板的材料。
夹紧装置的松开过程:需要松开加紧机构时，机床液压系统会产生压力油，通过进油口同时注入到由安装座和活塞杆组成的4个并联液压缸中。
在液压油的压力作用下，活塞杆移动并压缩碟簧，回位弹簧将夹紧杆复位，完成加紧机构的松开。
再次夹紧时，只需将液压油的压力泄除就可以了。
夹紧装置的增力原理:夹紧装置的增力原理既用到了力的合成，又用到了杠杆原理。
常用的夹紧机构
由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制约， 在确定斜楔升角时，要兼顾三者的实际需要。单 一斜楔夹紧机构夹紧力小且操作不便，很少使用， 通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。
二、螺旋夹紧机构
本质：相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧 工件仍是楔紧作用。 结构简单，螺纹升角α ≤4°，夹紧可靠，耐振。 夹紧行程不受限制，但夹紧行程大时，操作时间 长。 缺点是夹紧动作较慢，机动夹紧较少用。
7、液性塑料定心夹紧机构
工作原理：液态塑料 压力下使薄壁部分在 径向产生均匀的弹性 变形，从而将工件定 心夹紧。 特点：定心精度高、 定位稳定，实用性强
主要结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹 紧机构
1、单个螺旋夹紧机构
受力分析: MQ—原始力矩; M1—螺母阻止螺钉转动的力矩; M2—工件阻止螺钉转动的力矩; 仨作用下处于平衡：
螺纹的形成
2、螺栓压板夹紧机构
可根据杠杆原理改变力臂关系，使操作省力、 使用方便。 常见的五种典型组合结构： 减力但增加压板行程的组合结构 不增力但改变夹紧力方向的组合结构 铰链压板机构，增力但减小夹紧行程 钩形压板 自调节式压板
（二）各类典型机构特点及适用范围
按定心作用原理分类：
一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动， 从而实现定心夹紧； 另一种是依靠定心元件本身作均匀的弹性变形，从而 实现定位夹紧。
1、螺旋式定心夹紧机构
结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程 大而定心精度要求不高的工件。
3、快速装卸机构
1）快卸垫圈螺母夹紧机构
2）快卸螺母结构 3）回转压板夹紧机构
一种铰链双边浮动夹紧机构[实用新型专利]
![一种铰链双边浮动夹紧机构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0071e54bb0717fd5370cdc7f.png)
专利名称：一种铰链双边浮动夹紧机构
专利类型：实用新型专利
发明人：郭臣,杜尊令,李琳,李晓达,赵云宝,李洪明申请号：CN201721812504.9
申请日：20171222
公开号：CN207616191U
公开日：
20180717
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种铰链双边浮动夹紧机构，克服了现有技术结构复杂，成本较高的问题，特征是在工字形支撑座的长臂的前后2侧加工有凹槽，在前后2个凹槽中分别通过第一销轴连接有压紧压板，在前后2个压紧压板的右端分别通过第三轴销连接有铰链片，2个铰链片分别通过第二轴销与浮动片连接，并在2个浮动片中间通过第四轴销连接有油缸转换接头，有益效果是结构简单，成本低，适用于加工中心或铣床铣面钻孔加工工序的夹紧，由于是从侧面夹紧工件，工件上表面没有压紧机构的存在，减小了加工刀具的长度，提高了加工精度，增加了刀具使用寿命，由于通过铰链双边浮动夹紧机构实现双边同时夹紧2个工件，减少了油缸的使用数量，方便了日常维修和保养。
申请人：沈阳中晟自动化设备有限公司
地址：110000 辽宁省沈阳市铁西区浑河二十街40号美东工业园区10号厂房
国籍：CN
代理机构：沈阳易通专利事务所
代理人：于丽丽
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工件的夹紧
应保证每一工件都有足够的夹紧力
夹紧元件和传力零件应有足 够的刚性，保证传力均匀
浮动机构
多位夹 紧机构 的合理 设计
用液性 塑料自 动调节 夹紧力
夹紧机构的设计要求
夹紧机构是指能实现以一 定的夹紧力夹紧工件选定 夹紧点的功能的完整结构 主要包括与工件接触的压 板、支承件和施力机构
列出平衡方程式：
4FfR=M----① 4NμR=M----②
2、以上V形块为受力体进 行受力分析 列出静力平衡方程式： 2Nsin（α/2） = WK 解方程，得
WK
WK N 2sin（ / 2）
代入式②，得
N
N
Msin（ / 2) 6400 sin45 WK 1131 N 2R 2 0.1 20
快速 螺旋 夹紧 机构
开口垫圈
快卸螺杆 旋转快卸
螺旋压板夹紧机构
螺旋压板夹紧机构
设计要点：确定夹紧螺栓的公称直径d
偏心夹 紧机构
工作 原理
利用转动中心与几 何中心偏移的圆盘 或轴作为夹紧元件
结构简单，制造方便 利用偏心轮 夹紧迅速，操作灵活 的扩力和自锁性 能来实现夹紧作 行程小，增力小，自锁能力差 用的机构，称为 偏心夹紧机构。
工作 原理
FJ
FQ tan1 tan（ 2）
夹紧行程h = S tanα
FJ 增力比：i FQ
斜楔受力分析
夹紧时的受力状态
以斜楔为研究对象，夹紧时 根据静力平衡原理，有 FQ = F1+ FRX F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α＋Φ2) FJ = FQ / [tanΦ1＋tan(α＋Φ2)] 设Φ1 =Φ2 =Φ，当α≤10°， 可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα＋2Φ)
常用夹紧机构及各类机床夹具
6.3.3 常用夹紧机构
双升角斜楔机构：大升角迅速趋近工件 小升角夹紧工件、自锁
3 1 2
α1 α2
1-夹 具 体
b) 2-斜 楔
3-工 件
双升角斜楔滑块夹紧机构 1—夹具体 2—斜楔 3—工件
6.3.3 常用夹紧机构
斜楔夹紧机构
➢ 夹紧特点： 结构简单，有增力作用。 一般扩力比Q/F≈3。 具有自锁特性：自锁条件<1+2 楔块夹紧行程小，夹紧力小， 夹紧和松开均需敲击，直接应用不方便，用作增力机构，
弹簧夹头
1－夹具体 2－螺母 3－弹簧套筒 4－工件
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构
液塑心轴
1－柱塞 2－螺钉 3－液体塑料 4－薄壁套
6.3.3 常用夹紧机构
联动夹紧机构
➢ 特点——从一处施力，可同时在几处对一个或几个工件 进行夹紧
联动夹紧机构
1—压板 2—螺母 3—工件
➢回转式钻模 应用较多，主要用于加工平面上成圆周分布、轴线
互相平行的孔系，或分布在圆柱面上的径向孔系
回转式钻模
6.4.2 钻床与镗床夹具
回转式钻模
6.4.2 钻床与镗床夹具
➢翻转式钻模
也是一种转动夹具，只是没有 转轴和分度装置。主要用于加工 小型工件同一表面或不同表面上 的孔，结构上比回转式钻模简单， 适合于中小批量工件的加工。加 工时，整个钻模（含工件）一般 用于进行翻转；对于稍大工件， 必须设计专门的托架以便翻转夹 具。
6.4.2 钻床与镗床夹具
➢ 钻套结构形式 标准钻套 标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套，如
下图所示。结构、材料已经标准化，设计时可查手册。
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组合机床与自动化
加工技术
MODULAR MACHINE
TOOL & AUTOMATIC
MANUFACTURING
TECHNIQUE
1999年 第3期 No.3 1999
浮动夹紧双向定心夹紧机构
王占东 付纯连 马恒斌 赵 军 王 钢 周 卫 戴振斌
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
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。
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1 卡爪位置示意图
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.滑块
8.T型压板 9.卡爪Ⅰ 10.盖板 11.拉套 12.调整垫 13.卡爪Ⅲ
4 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Δl x＝Δl y＝2．5，Δl＝8．75mm，两个卡爪间最大误差补偿间隙为Δl max＝2Δl＝7mm，这已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，还可夹持非对称的偏心工件(如图5)，也可设计专用夹爪来夹持各种异形件。
图5
5 结束语
本文介绍了夹紧机构的结构特点和工作原理，解决了夹具设计中的浮动夹紧问题，该机构在大批量生产中具有重要的现实意义。
对卡盘的设计制造也有一定的参考价值。
作者简介 王占东 男，1968年生。
助理工程师。
邮编：116023
作者单位：大连渤海日平机床有限公司
(本文1999年2月10日收到)(编辑 王绍钰)
浮动夹紧双向定心夹紧机构
作者：王占东， 付纯连， 马恒斌
作者单位：
刊名：
组合机床与自动化加工技术
英文刊名：MODULAR MACHINE TOOL & AUTOMATIC MANUFACTURING TECHNIQUE
年，卷(期)：1999，""(3)
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