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1、戸宣4有限元 www .口之口尸已人.c n M 浮動夾緊雙向定心夾緊機構(gòu) 摘要介紹了浮動夾緊雙向定心夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，該機構(gòu)在批量生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實意 義 關(guān)鍵詞：浮動夾緊 雙向定心夾緊機構(gòu) 引言 在進行批量生產(chǎn)的自動機床或組合機床生產(chǎn)線上，經(jīng)常遇到一些以毛坯表面作定位基準的不規(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題。我們經(jīng)過大量的實踐，設(shè)計了浮動夾緊雙向定心夾緊機構(gòu)，解決了以毛坯表 面作定位基準時的浮動夾緊問題。該機構(gòu)在大批量生產(chǎn)中有著十分重要的現(xiàn)實意義。 2工作原理 浮

2、動夾緊雙向定心夾緊機構(gòu)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(shè)計的范圍內(nèi)自動進行調(diào)節(jié)，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 戸屋4有限元 WWW.O2OFEA. C O M 為便于說明，將圖1所示的I、H、山、W四個卡爪按相互垂直方向分成兩對。以外夾為例，根據(jù)傳 動原理圖（見圖2），這時與I、H這一對卡爪相連的杠桿 3分別插入外錐套4的孔中，與山、W這一對卡 爪相連的杠桿9分別插入內(nèi)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

3、別插入內(nèi)、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(nèi)錐套6同時向左 運動。外錐套4推動杠桿3,內(nèi)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1 0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、H的這一對卡爪先接觸 工件，標號為山、W的另一對卡爪距離工件還相差一個間隙 （1（設(shè)兩卡爪距工件間隙值相等，即 4 12= IV），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、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。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的相對滑移，即向左移動，直到山、V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(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的。 WWW 口 M 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(nèi)錐套 7.拉桿 8.拉桿套 11.卡爪山 以上討論的是山、W這一對卡爪距離工件的間隙相等時的情況。當工件處于偏夾狀態(tài)，即山、W卡爪 離工件的間隙41工人W(假定△ m< AIV)時，這樣在夾緊時，由于內(nèi)外錐套的相動滑移而使卡爪山與卡爪 I、U同時接觸工件。在卡爪I

5、、U、山的同時作用下，工件具有向不產(chǎn)生約束力作用的卡爪W的方向移 動的趨勢。此時，在卡爪山的作用力下，工件會自動地向不受約束的方向移動，使得 4 1= △!￥，然后四 個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卡爪的動作，當山、W卡爪先接觸工件時，I、H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(zhì)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(diào)整墊，可以調(diào)整機構(gòu)的間隙，以提

6、高重復定 位精度。 3結(jié)構(gòu)特點 夾緊機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)特點如下： (1) 工件誤差調(diào)節(jié)范圍大，設(shè)計指標單爪誤差調(diào)節(jié)值為 ±3.5mm,即單向?qū)嶋H可達 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。 ⑷結(jié)構(gòu)可靠，易于制造。 WWW ?口2口尸￡止* C □ M 圖3夾緊機構(gòu)簡圖 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卡爪誤差補償間隙計算 由工作原理可知，鋼球與錐面誤差補償機構(gòu)中鋼球的質(zhì)心運動軌跡為沿著外錐套 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(shè)計中考慮到被夾持工件 的鑄造公差，取單爪補償量為 △匕3 . 5mm，杠桿比為L1/L2 = 2 . 5,這樣，補償機構(gòu)中鋼球在水平和垂直 兩個方向的最大移動距離為 △lx=『y= 2. 5，△-& 75mm，兩個卡爪間最大誤差補償間隙為 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)見圖 3所示。 浮動夾緊雙向定心夾緊機構(gòu)由于其獨特的結(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) 控機床和組合機床。值得一提的是，此種結(jié)構(gòu)也可用于車床卡盤上，只要配一個動力油缸就可以使用。該 機構(gòu)通過換用不同規(guī)格的夾爪， 還可夾持非對稱的偏心工件（如圖5），也可設(shè)計專用夾爪來夾持各種異形件。 5結(jié)束語 本文介紹了夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，解決了夾具設(shè)計中的浮動夾緊問題，該機構(gòu)在大批量生 產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實意義。對卡盤的設(shè)計制造也有一定的參考價值