螺纹夹紧机构的设计

螺纹夹紧机构的设计

0人工降压机作用下的复合资传统的直线夹紧机构具有夹紧力大、自锁性好、操作简单、拆卸方便、使用寿命长等优点。广泛应用于各种领域，如g字夹和台虎钳。但是这些传统的夹具丝杠每转1圈,钳口位置只移动1个螺距,进行大位移的夹持就必须一圈一圈的转动螺杆。工作时如果工件尺寸有较大变化,则要相应的闭合或张开工具的螺杆,这就必须反复的旋转操作手柄,不断转动丝杠来带动活动钳口前后移动,来实现工件的夹紧和放松,这样的夹持速度慢,效率低,非常费时、费力。所以快速夹紧机构应运而生。近几十年来,出现了将车床的开合螺母机构以不同的方式运用于快速螺纹机构。这些发明是将原闭合式螺母沿轴向切开,采用半合或对合螺母机构,当螺母打开时,牙形不与螺杆啮合,从而实现快速移动。夹紧时要先闭合螺母,再移动螺杆使其夹紧。这方面做的最成功的如范朝来的“自动同步开合式”螺纹装置。该装置操作时没有附加动作,工作程序严密流畅,作用时限短,受力相对合理,已被市场广泛认同并接受,目前已成为市场主流产品。开合螺母式快速夹紧机构正是因为有了开合螺母机构,才使得快速夹紧得以实现,这是它的一个结构突破。但它也存在一些缺陷。如开合机构复杂、受力不均匀、需要增加附加自锁装置、承受冲击载荷时锁闭困难、承受较大载荷时整体强度偏低等等。笔者针对上述夹持工具的不足,介绍一种新型快速夹紧机构。1齿轮内的加维本快速夹紧机构由手柄、凸轮杆、轴向锁片、径向锁片、螺壳、支承体组成(如图1)。凸轮杆由若干节多边形凸轮和容片槽依次叠加而成(如图2);凸轮杆上的凸轮轴向厚度略小于径向锁片(如图3)的厚度;凸轮杆上的容片槽宽度略大于轴向锁片(如图4)的厚度。手柄与凸轮杆后部联接,凸轮杆穿入轴向锁片和径向锁片的中心孔内,轴向锁片和径向锁片依次嵌入螺壳中心孔内,并通过花键与螺壳嵌为一体,螺壳旋入支承体内,使凸轮杆前部指向夹紧机构。操作手柄可使凸轮杆前后移动或正、反向旋转。2旋转沟槽杆的操作凸轮杆上的多角凸轮在轴向锁片内,可轴向相对移对(如图5)。凸轮杆上的容片槽在轴向锁片内,可相对旋转(如图6)。凸轮杆上的多角凸轮旋转后在径向锁片和轴向锁片内,可驱动其旋转,不可轴向移动(如图7)。凸轮杆上的多角凸轮对准轴向锁片,可驱动其旋转或轴向相对移动(如图8)。凸轮杆上的多角凸轮嵌入轴向锁片和径向锁片叠加后形成的空间内,三者成为一体。此时径向锁片上承受凸轮杆的旋转力,轴向片上承受凸轮杆上的轴向力(如图9)。当对工件进行夹紧操作时,先将凸轮杆上的多角凸轮对准轴向锁片孔,此状态下凸轮杆可以沿轴向直线向前推进,直至顶住工件。再正向旋转凸轮杆,如果此时各多角凸轮位于径向锁片孔内,则多角凸轮在径向锁片孔内沿正向旋转一个小于90°的角度后被限位,继续旋转凸轮杆就可以通过径向锁片带动螺壳旋转并向前移动,由于此时凸轮与轴向锁片孔错开了一定角度而使凸轮杆无法相对螺壳轴向移动,因而凸轮杆及活动夹持面随螺壳一同前移直至将工件夹紧。如果直线推进的凸轮杆顶到工件时凸轮位于轴向锁片孔内,则正向旋转凸轮杆同样可以带动螺壳旋转,旋转的螺壳相对凸轮杆向前移动,就使凸轮进入到径向锁片孔内,即进入前述的状态后,继续旋转凸轮杆,完成夹紧操作。当需要松开工件时,只需将凸轮杆反向旋转一定角度,使凸轮杆上的多角凸轮退出与径向锁片的啮合,凸轮与轴向锁片孔对齐,这时就可以直接将凸轮杆向后直线拉移,迅速完成松开工件和打开夹紧空间的过程,以便下一次夹紧操作。首次夹紧时,因为凸轮杆要自动对准锁片槽,所以操作手柄可能需要正转1～2圈而后锁紧。当第二次或第二次以后再夹紧同样尺寸的工件时,因锁片槽具有“记忆”功能,仅需正转半圈手柄即可锁紧工件。在任何时候松开夹紧,只需反转手柄半圈即可。3种新型的突出设计本快速夹紧装置工作过程设计成“推进→碰触→正转→夹紧;反转→松开→后拉→脱离”的机械程序动作组,我们称之为“机械程序控制多角凸轮杆锁片自动快速啮合螺纹式夹紧机构”。它是一种螺纹式夹紧机构的变形。与现有快速夹紧机构相比由于它的螺纹部分直径放大,只需要较小的导程即可作用,有利于放大夹紧力。通常情况下,与常规机构螺距相比,导程可缩小15%～50%,夹紧力可放大15%～50%,或操纵力可减小15%～50%。夹紧和松开的时间均不大于1s。本装置的夹紧和定位是各自独立的,既保持了原来螺纹夹紧的特性,又增加了快速移动的功能。由螺壳的螺纹部分负责完成夹紧或松开功能;由螺壳内的锁片和多角凸轮杆完成快进或快退功能。本装置去除了开合螺母机构,装置的螺纹部分始终处于常啮合状态,承载能力大大提高。本装置结构简化,整体刚度、强度都有提高。快速机构部分的材料主要是型钢、圆钢和钢板,取材容易,成本降低,便于热处理提高寿命。制作手段主要是数控车、冲压、拉削等适合大批量的生产方法,对设备、操作工人要求不高,便于系列化规模化生产。4上工件—结语综上所述,本快速夹紧机构在夹紧工件时需先反转凸轮杆,然后向前推凸轮杆至其压上工件,再