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快速偏心夹具的设计与应用【摘要】工件的装夹速度是夹具设计研究中的一个重要课题。
分析了现有生产过程中使用的传统夹具和新型夹具的结构和特点。设计了快速偏心夹具，由偏心机构和推拉杆组成，偏心机构对工件施加夹紧力，推拉杆为适应于不同尺寸工件的频繁更换而设计，满足了夹紧力技术要求，达到了快速夹紧工件的目的。
此夹具结构简单、适用工件范围广、夹紧可靠、生产率高。关键词：夹具；偏心夹紧机构；快速装夹 1引言夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺设备。
它的主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。
[1]夹具的种类很多，如按其应用范围分类可分为以下四种基本类型：通用夹具、专用夹具、成组夹具和组合夹具。虽然应用范围不同，但夹具大多有五个部分组成：定位元件及定位装置、夹紧装置、对刀及引导元件、夹具体等装置[2]。
目前，在生产过程中使用的夹具大多是普通台钳。普通台钳采用螺纹夹紧机构，螺纹夹紧机构虽然结构简单、夹紧可靠，但是使用起来夹紧动作慢、工件装卸费时、工作效率低是它的显著缺点，特别是在不同尺寸工件的频繁更换上，旋转的圈数更多。
随着机械制造发展的需要，新型的快速夹具结构不断出现。如图1所示的快速夹紧平口钳是将虎钳的传动螺杆设计成螺距相等、旋向相反的两段螺杆的复合体，将虎钳的两半钳口都设计成活动钳口。
当工作时，两半活动钳口可同时向中间或两侧运动夹紧或松开工件，钳口的开合速度是常用虎钳的两倍。如图2所示。
精密组合平口钳是在夹具体内装入了可浮动的小球，当夹具体侧面的螺钉没有顶紧时，小球可以上下活动，夹具体连同活动钳口可以自由前后移动，当活动钳口接近工件后上紧螺钉，小球就被顶紧在轨道内的半球形槽内，然后转动螺杆夹紧工件，大大缩短了螺纹夹紧行程，但结构复杂，价格昂贵。如图3所示。
快夹台钳是改造了普通虎钳，将原固定螺母的内螺纹加大加长，并以相等的间隔的部分构成数个贯通的键槽，新增一个中间连接件，其内腔面以原固定螺母的内螺纹啮合原规格丝杠，螺母吻合一致的键槽式齿牙，并在其首端固定扭簧，这样当中间连接件插入加大的新固定螺母而处于对方键槽位置时，就可以自由移动带动丝杠及钳身快速开合顶紧工件，而当扭簧拧转使其齿牙插入固定螺母的齿牙时，转动台钳手柄就能在丝杠的作用下夹紧工件，操作便捷，但结构复杂，加工制造难度大，成本高。 本着简捷、实用、快速的夹具设计原则，创新设计了快速偏心夹具如图4所示。
在保证夹紧可靠的前提下，比普通台钳大大缩短了夹紧时间，提高工效数多倍，适合对不同直径的棒料和不同规格板型工件的夹紧，而且结构简单，制造容易，价格便宜。 2快速偏心夹具结构的设计2.1加工零件定位夹紧的基本要求采用夹具装夹法加工时，为了保证工件的加工精度要求，在加工前必须使工件相对刀具及切削成形运动处于准确位置。
在加工过程中，被加工工件正是通过夹具使其相对刀具及切削成形运动保持正确位置，并实现加工精度要求的。工件定位的实质，就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。
这一确定的位置可以通过定位支承限制相应的自由度来获得。一个物体在空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度，以及绕这三个坐标轴的转动自由度。
工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。如果根据该工序加工要求只需限制部分自由度，但不影响该工序的加工要求，此时称为不完全定位[1]。
因为有些工件需要连续切割制备成多块，所以在工件需要不断向前移动的方向不必限制移动自由度，采取不完全定位。又因为在切割工件的过程中，工件的形状和尺寸往往会有很大差异，不同形状的工件要求不同的夹紧方式：棒料要求横向夹紧，板材要求竖直夹紧。
工件尺寸的不同则需要频繁开合夹具的钳口进行更换。所以夹具采用平面定位，固定支承与可调支承的定位方法。
2.2现有夹紧装置的类型与结构分析夹紧装置是夹具中一个很重要的组成部分。夹紧装置的基本任务就是保持工件在定位中所获得的既定位置，以便在机械加工过程中受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用下，不发生振动和位移，确保加工质量的生产安全。
夹紧装置的设计和选用是否正确合理，对于保证加工质量、提高生产率、减轻工人劳动强度有很大影响。为此，夹紧装置的设计应满足以下基本要求：（1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置；（2）夹紧应可靠和适当；（3）夹紧装置应操作方便、省力、安全；（4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应[3]。
一般夹紧装置有两个基本部分组成：（1）力源装置，即产生原始作用力的部分；（2）夹紧机构，即接收和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。夹紧机构包括中间递力机构和夹紧元件。
中间递力机构把力源传递给夹紧元件，再由夹紧。
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