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1、戸宣4有限元 www .口之口尸已人.c n M 浮動(dòng)夾緊雙向定心夾緊機(jī)構(gòu) 摘要介紹了浮動(dòng)夾緊雙向定心夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，該機(jī)構(gòu)在批量生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義 關(guān)鍵詞：浮動(dòng)夾緊 雙向定心夾緊機(jī)構(gòu) 引言 在進(jìn)行批量生產(chǎn)的自動(dòng)機(jī)床或組合機(jī)床生產(chǎn)線上，經(jīng)常遇到一些以毛坯表面作定位基準(zhǔn)的不規(guī)則的回 轉(zhuǎn)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(duì)中和均勻夾緊的要求，這是工程技 術(shù)人員都在努力探討的問(wèn)題。我們經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐，設(shè)計(jì)了浮動(dòng)夾緊雙向定心夾緊機(jī)構(gòu)，解決了以毛坯表 面作定位基準(zhǔn)時(shí)的浮動(dòng)夾緊問(wèn)題。該機(jī)構(gòu)在大批量生產(chǎn)中有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 2工作原理 浮

2、動(dòng)夾緊雙向定心夾緊機(jī)構(gòu)的基本工作原理是：當(dāng)被夾持工件的尺寸有誤差時(shí)，它的兩對(duì)卡爪可以在 設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)鋼球與錐面的補(bǔ)償作用，使夾持的工件對(duì)中，并使夾緊力均勻作用在四 個(gè)卡爪上。其工作過(guò)程分析如下。 圖1 卡爪位置示意圖 戸屋4有限元 WWW.O2OFEA. C O M 為便于說(shuō)明，將圖1所示的I、H、山、W四個(gè)卡爪按相互垂直方向分成兩對(duì)。以外夾為例，根據(jù)傳 動(dòng)原理圖（見(jiàn)圖2），這時(shí)與I、H這一對(duì)卡爪相連的杠桿 3分別插入外錐套4的孔中，與山、W這一對(duì)卡 爪相連的杠桿9分別插入內(nèi)錐套6的孔中。需要說(shuō)明的是，圖 2所示的僅僅是兩對(duì)卡爪中各自只有一個(gè)卡 爪的杠桿分

3、別插入內(nèi)、外錐套時(shí)的工作情況。 當(dāng)油缸拉桿7向左移動(dòng)時(shí)，拉動(dòng)拉桿套8，并壓迫鋼球5，通過(guò)錐面推動(dòng)外錐套 4和內(nèi)錐套6同時(shí)向左 運(yùn)動(dòng)。外錐套4推動(dòng)杠桿3,內(nèi)錐套6推動(dòng)杠桿9,各自帶動(dòng)與之相連的卡爪 1、滑塊2和卡爪11、滑塊1 0動(dòng)作，如圖2所示。在夾緊過(guò)程中，假定工件存在著定位尺寸誤差，標(biāo)號(hào)為I、H的這一對(duì)卡爪先接觸 工件，標(biāo)號(hào)為山、W的另一對(duì)卡爪距離工件還相差一個(gè)間隙 （1（設(shè)兩卡爪距工件間隙值相等，即 4 12= IV），此時(shí)外錐套4盡管受到鋼球5的作用力，但由于與其相連的I、H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(dòng)。而內(nèi)錐套6由于與其相連的山、 V兩卡爪各自與

4、工件的間隙值相等，因此內(nèi) 錐套6在鋼球5的作用下，可以產(chǎn)生與外錐套 4的相對(duì)滑移，即向左移動(dòng)，直到山、V這一對(duì)卡爪均移動(dòng) 同樣距離夾緊工件后停止，其移動(dòng)距離的大小即誤差補(bǔ)償值大小，是由設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的。 WWW 口 M 圖2傳動(dòng)原理圖 1卡爪I 2、10.滑塊 3、9.杠桿 4.外錐套 5.鋼球 6.內(nèi)錐套 7.拉桿 8.拉桿套 11.卡爪山 以上討論的是山、W這一對(duì)卡爪距離工件的間隙相等時(shí)的情況。當(dāng)工件處于偏夾狀態(tài)，即山、W卡爪 離工件的間隙41工人W(假定△ m< AIV)時(shí)，這樣在夾緊時(shí)，由于內(nèi)外錐套的相動(dòng)滑移而使卡爪山與卡爪 I、U同時(shí)接觸工件。在卡爪I

5、、U、山的同時(shí)作用下，工件具有向不產(chǎn)生約束力作用的卡爪W的方向移 動(dòng)的趨勢(shì)。此時(shí)，在卡爪山的作用力下，工件會(huì)自動(dòng)地向不受約束的方向移動(dòng)，使得 4 1= △!￥，然后四 個(gè)卡爪均勻施力夾緊工件后停止。 前述是I、H卡爪先接觸工件后山、W卡爪的動(dòng)作，當(dāng)山、W卡爪先接觸工件時(shí)，I、H卡爪的動(dòng)作 過(guò)程分析方法與上述完全一致。 夾緊動(dòng)作完成后，工件自動(dòng)對(duì)中，夾緊力均勻作用在四個(gè)卡爪上。工件的夾緊對(duì)中精度和重復(fù)定位精 度均由卡盤制造精度來(lái)保證。對(duì)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(zhì)合金刀 具修卡爪齒面的方法，來(lái)補(bǔ)償裝配尺寸中的誤差。通過(guò)修磨調(diào)整墊，可以調(diào)整機(jī)構(gòu)的間隙，以提

6、高重復(fù)定 位精度。 3結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 夾緊機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： (1) 工件誤差調(diào)節(jié)范圍大，設(shè)計(jì)指標(biāo)單爪誤差調(diào)節(jié)值為 ±3.5mm,即單向?qū)嶋H可達(dá) 7mm，可以適應(yīng)大批 量生產(chǎn)中毛坯的變化要求。 (2) 夾緊力大，輸入油缸作用力為 100kN,實(shí)際四爪夾持力最大為 250kN。 (3) 定位精度高，重復(fù)定位精度為 0.02mm。 ⑷結(jié)構(gòu)可靠，易于制造。 WWW ?口2口尸￡止* C □ M 圖3夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.夾具體 2?鋼球 3.內(nèi)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(diào)整墊 13.卡爪山

7、 4卡爪誤差補(bǔ)償間隙計(jì)算 由工作原理可知，鋼球與錐面誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中鋼球的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡為沿著外錐套 4或內(nèi)錐套6的表面 作平移（如圖4）,卡爪對(duì)工件誤差補(bǔ)償值的大小取決于鋼球直徑及錐面的尺寸。 在設(shè)計(jì)中考慮到被夾持工件 的鑄造公差，取單爪補(bǔ)償量為 △匕3 . 5mm，杠桿比為L(zhǎng)1/L2 = 2 . 5,這樣，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中鋼球在水平和垂直 兩個(gè)方向的最大移動(dòng)距離為 △lx=『y= 2. 5，△-& 75mm，兩個(gè)卡爪間最大誤差補(bǔ)償間隙為 dmax= 2^1 =7mm，這已能滿足一般毛坯的公差要求。 也 戸屋4有限元 WWW .CINCIFEA .dCIM 該卡爪夾緊主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 3所示。 浮動(dòng)夾緊雙向定心夾緊機(jī)構(gòu)由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，而在批量生產(chǎn)中有助于提高生產(chǎn)效率，特別適用于數(shù) 控機(jī)床和組合機(jī)床。值得一提的是，此種結(jié)構(gòu)也可用于車床卡盤上，只要配一個(gè)動(dòng)力油缸就可以使用。該 機(jī)構(gòu)通過(guò)換用不同規(guī)格的夾爪， 還可夾持非對(duì)稱的偏心工件（如圖5），也可設(shè)計(jì)專用夾爪來(lái)夾持各種異形件。 5結(jié)束語(yǔ) 本文介紹了夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，解決了夾具設(shè)計(jì)中的浮動(dòng)夾緊問(wèn)題，該機(jī)構(gòu)在大批量生 產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)卡盤的設(shè)計(jì)制造也有一定的參考價(jià)值