Ξ一种大行程自锁夹紧机构的设计方民,邹华,胡业发(武汉理工大学机电学院,湖北武汉)摘要:主要介绍一种新型大行程自锁夹紧机构即菱形式自锁夹紧机构的结构及设计。这种菱形式自锁夹紧机构不仅能够实现自锁夹紧的功能,同时还能弥补传统斜楔自锁夹紧方式行程短的缺点。关键词:菱形式自锁夹紧机构;斜楔式自锁夹紧机构;自锁;行程中图分类号:TH112文献标识码:B文章编号:100724414(2002)04200522021引言在机械夹具的设计制造过程中,有时为了保证工件夹紧的可靠性,防止断电失压时工件松动,避免打刀,夹紧装置必须带有自锁结构,即夹具在除去外力的作用后,夹紧机构在自身摩擦力的作用下,仍然不会出现松夹的现象。传统的非手动自锁夹紧机构均采用斜楔式夹紧,这种方法结构简单,使用可靠,也能起到很好的增力效果,但是采用这种方法,夹具的夹紧行程非常短,而目前在很多实际的设计过程中经常需要既带自锁夹紧又具有较大行程的夹紧机构。在这种情况下,如果仍采用传统的设计方法来增加夹具的行程就显得非常困难,这需要加大斜楔的长度或采用传统的双升角斜楔来实现,使得夹具体积加大,设计成本增加。本文作者介绍了一种大行程自锁夹紧机构即菱形式夹紧的设计方法,通过它与传统设计方法的比较使我们可以看出,采用这种结构,在夹具体积近似的条件下,能够很好地解决自锁和大行程的要求,为设计人员在设计此类夹具时提供了新的设计思路。2传统斜楔式自锁夹紧机构在夹紧行程方面的缺陷在机床夹具所采用的自锁夹紧机构中,一般是利用斜面楔紧的原理来夹紧工件,最基本的结构形式就是直接利用斜面楔紧的楔块来实现夹紧。楔块夹紧的工作原理如图1所示。两个分力,即夹紧工件的夹紧力W,对夹具体的压力R,从而将工件卡紧,在去除原始力Q的作用后,楔块在摩擦力的作用下,仍然不会向右运动松开夹具。由图1可知,工件所需要的夹紧行程h和楔块相应移动的距离S有如下的关系。h=Stanα,(其中α为楔块的升角)楔型夹紧机构在选择升角α时,必须同时考虑增力和行程的问题,为了保证自锁和具有适当的夹进行程,升角α一般不能大于12°。正因如此,传统的斜楔式自锁夹紧机构的行程很短,一般增加行程主要靠加大斜楔移动的距离S来实现,有时也往往采用双升角斜楔的方法来增加夹紧行程。双升角斜楔的方法就是将楔块的斜面制成两段,如图2所示,前段采用较大的升角,用来增加夹紧的行程,后段采用具有自锁条件的升角,这种方法虽然能靠斜楔前段的较大升角来增加夹紧行程,但依然很有限。这两种传统的自锁夹紧方法增加夹紧行程都需要增加楔块的长度和移动的距离,这都需要加大与它连接的汽缸或油缸的行程,即增加缸筒和活塞杆的长度,这些无疑增加了夹具的体积和生产成本。图2双升角斜楔3菱形式自锁夹紧机构的设计原理和特点[1]为了解决传统斜楔式自锁夹紧机构夹紧行程短的缺点,现介绍一种菱形式自锁夹紧机构,图3为这种夹紧机构在夹具应用的示意图。油缸或汽缸的活塞杆带动楔轴运动,楔轴的形状如图4所示,前段凹槽中心线与轴心线成45°角,这段范围是起增加行程的目的;后段凹槽中心线与轴心线成15°角,自锁夹紧功能是通过它来实现的。与楔轴配套使用的夹紧杆外型如图5所示,在中部的下凹平面有一个与菱形相似的凸起块,在工作过程中,这个菱形块如图3所示镶入楔轴的槽中,通过它与楔轴槽面的接触受力,带动夹紧轴作上下运图1单升角斜楔夹紧时,外力Q使楔块向左推进,楔块则由斜面的引进作用而楔入工件与夹具体之间,这时外力Q按力的分解原理分解为收稿日期:2002205227作者简介:方民(19732),男,湖北十堰人,助理工程师,现为武汉理工大学机电学院在读研究生。·52·Ξ第15卷第4期2002年12月机械研究与应用MECHANICALRESEARCH&APPLICATIONVol15No42002212动,从而实现自锁夹紧功能。夹紧轴菱形楔块各边的角度情况从图3中可以看出。在实现夹紧的过程中,楔辆向左运动,与水平中心线成45°的夹紧轴菱形块斜面首先与楔轴的45°凹槽面接触,带动夹紧轴快速向下运动,这段时期夹紧轴运动的行程较大;当夹紧轴的菱形块进入楔轴15°凹槽时,菱形块45°斜面与凹槽面脱开,15°菱形块斜面开始与楔轴凹槽接触,此时夹紧轴的向下运动速度变慢,转入自锁夹紧的状态,此时行程较短;当楔轴向右运动时...