焊接夾具中的夾緊器
裝配吋,對零件施加外力,使它始終保持著既定位置的裝置叫夾緊器。它的種類很多,按作用原理分,有杠桿、斜楔、螺旋、儷心輪等;按外力的來源分,有手動、氣動液動和電磁式等。這里介紹手動式的夾緊器。
對手動式的夾緊器有兩個基本要求:
一是用最小的力就能得到預期的夾緊力;
二是當手撤離夾緊器后,它仍然能對工件施加與未撤離時相同的力量,也就是要求所使川的夾緊器具有自鎖性能。此外,還希望夾緊器的夾緊力要中,過大會遭成工件局部變形和表而損傷夾緊過程迅速而可靠。
一、杠桿夾緊器
杠桿是最簡單的一種機械,在焊接生產中可以單獨用。但是,更多的是和斜楔、螺旋、偏心輪等組合起來使用。正確使用杠桿,可以達到省力、省時(快速)或改變力作用方向的目的。
杠桿必須由三個點和兩個臂組成,如圖23所示。支持杠桿轉動的點叫支點;承受重物的點叫重點;對杠桿施力的點叫力點。支點到重點的距離叫重(圖中a),支點到力點的距離叫力臂。按杠桿工作時支點、重點和力點的相互位置分成三類杠桿支點在中間的為第一杠桿,重點在中間的為第二杠桿,力點在中間的為第三杠桿。拿第一杠桿來說(圖中a),力臂愈大,則愈省力,但力的行程大。反之,力悖短則費力,但力的行程小,動作迅速。如果力臂和重臂相等時,則既不省力也不省時,只改變力作用的方向。人們就是利用這些原理去達到擴大夾緊力、快速動作和改變力作用方向的目的。圖1a和圖23中均是實際用例。
二、斜楔夾緊器
利用楔的斜面將它的推力轉變為夾緊力從而將工件夾緊的一種機構叫斜楔夾緊器。楔的斜面可以直接或間接壓緊工件,如圖24所示。后者當工件表面粗糙使斜楔移動困難或防止斜楔損傷工件表面時使用。圖中a表示出斜楔的受力情況,P為錘擊力,夾緊工件的力大小等于(其方向指向工件)。
a叫斜楔升角。為了使斜楔有自鎖作用,工作時不會自動出來,斜楔升角應小于摩擦角φ+甲2)。一般小于12就能獲得白鎖性能�？紤]到安全,手工操作的斜楔取a=6~10°。斜楔常用45號鋼制造,淬硬到IRC42~46使用。斜楔夾緊器的優點是結構筒單。但是,夾緊力有限,約為錘擊力P的三倍。圖25是獨立使用的實例。
三、螺旋夾緊器
利用螺旋(絲桿)直接或間接夾緊工件的裝置叫螺旋夾緊器。它的結構簡單,夾緊較牢靠,通用性大,既可獨立使用,也可以安裝在夾具上和定位器配合使用。所以在焊接生產中廣為應用。缺點是夾緊和松開比較費時和費力。為此,常和其它機構組合使用螺旋夾緊器的夾緊作用,可以是螺母不動旋轉螺桿,或反過來,螺桿不動旋轉螺母來達到,其中以前者應用最多。
弓形螺旋夾緊器(見圖26)是最通用的一種移動式夾具,般由螺桿、螺母和主體三個基本部分組成。此外,還有壓塊、于柄等其它零件。
1)螺稈 螺旋夾緊器的夾緊力是靠繞在螺桿圓柱而上的螺紋表面(它是一個斜面)與螺母上的螺紋表面之間的相對移動后產生。因此,力的作用原理和斜楔基本相同。標準的三角螺紋、方形螺紋和梯形螺紋都可使用,這些螺紋的自鎖性能良好。一個旋夾緊器夾緊力的大小,決定于螺桿直徑的粗細,手柄長短和所施加的外力等因素。
2)螺母 螺母容易廓損,為了便于更換和簡化修理工作一般不直接在主體上加工出螺母的螺紋,而是設計成襯套式的螺母,把它鑲到主體上(見圖26)。
3)壓塊 螺桿頭部直接與工件接觸,會損傷工件表面,旋轉螺桿時還可能帶動工件…一起旋轉,破壞工件既定位置。因此,常在螺桿頭部裝上壓塊。工作時,螺桿轉動而壓塊不動。由于壓塊與工件接觸的面積較人,有利于減少工件局部變形。常用的壓塊有圖27兩種結構形式。圖中a端面光滑,用于夾緊已加工過的表面或表面光潔的不銹鋼或鋁板等。圖中b端面有齒紋,用于夾緊縣冇比較粗糙表面的工件。
為了克服螺旋夾緊器檸緊和松開耗費時間的缺點,可使用快速夾緊的螺旋夾緊器。圖28是其中一種,夾緊不同尺寸的工件時,調節主體上齒條嚙合的齒數就能達到快速改變夾緊的行程。
安裝在夾具上的螺旋夾緊器一般都設計成可退出的,這樣就不妨礙工件的裝上和卸下。這一類夾緊器式樣很多,圖29示出其中兩種快速退出的夾緊器結構。圖中箭頭表示退出的運動方向。
圖中a是通過鉸鏈實現快速退出圖中b在主體上開有滑槽,固定在支座上的銷釘插在滑槽內,主體通過滑槽實現快速退出的。當主體緊貼止動面AB時,夾緊器就可以工作。
螺旋和杠桿組合起來的夾緊器用例也很多
四、偏心夾緊器
利用偏心件來實現夾緊工件的機構叫偏心夾緊器。在夾具中采用的偏心件是個圓偏心輪(見圖31a)。當轉
動偏心輪時,由于它的轉動中心與幾何中心不重合(有偏心距e),轉動中心到被壓表面間的距離(即行程)越來越大,因而能把工件夾緊。從工作原理看,它的受力關系和斜楔相似。如果1點對準0°處,使偏心輪轉動180°,(圖中只轉90°),則偏心輪的行程為2e,它就像一根高為2e,底長為πD/2。的斜楔一樣(如圖中b曲線所示)。不同的是斜面是弧形,升角a是變化的。轉動90°時(圖中所示位置)升角最大。
單個使用的偏心輪,考慮了自鎖條件,其偏心距為e≤0.075D,通常標準偏心距在17~7毫米之聞。因此,偏心輪的外徑D≈30~100毫米。手把長度約為D的兩倍。
偏心夾緊器的優點是結構簡單,動作迅速,使用方便,手柄搬轉…次就能迅速地夾緊工件。缺點是夾紫行程受偏心距限制夾緊力較小,自鎖性能差。一般適用于工件被壓表面尺寸公差較小和振動不大的情況。
直接利用偏心件壓緊工件的情況較少,通常都和其它構件結合使用。圖32是和杠桿組合的例子,這兩者均能快速退出中a把偏心輪松開,再把杠桿(即壓板)向右一拉即叮退出;圖中b的手柄朝松開方向搬轉,撥動銷釘即能退出。
五、鉸鏈夾緊器
用鉸鏈把若干個桿件連接起來,實現其夾緊工件的裝置叫鉸鏈夾緊器。圖33是比較典型的一種,它的夾
緊力小,自鎖性能差。但是,夾緊和松開(即退出)的動作迅速,圖中細線表示退出過程中的位置。所以,在焊接薄板結構的夾具上廣泛應用。
這種夾緊器結構的特點是:連接這些桿件的鉸鏈(圖中A、B、C、D),其軸線都相互平行。因此,在夾緊和松開過程中,這幾個桿件都在垂直鉸鏈軸線的平面上運動,包括支座在內組成個四連桿的機構。由于擔任壓緊工件的桿件1是一根杠桿,所以有人又稱這種夾緊器為杠桿夾緊器。
在這種夾緊器上,一定要有一個止動件E。桿件2(即手柄)處于垂直位置時(這時A、B、C三個鉸鏈同在一條直線上),夾緊力最大。如果沒有止動件E,桿件2越過這個位置,則桿件1開始提升,變成松夾。為了防止因振動,夾具自動松開,E所在的位置應當使得鉸鏈C稍為超過AB的連線
六、拉緊器和推撐器
在裝配過程中經常遇到兩個工件對不準、靠不擾或錯邊等情況,常使用起拉緊、頂緊和推撐作用的夾
具。這些夾具在焊接過程中也可以用來防止焊接變形,焊后又可以用來進行變形矯正。
1)拉緊器以螺旋拉緊器應用最廣。圖34所示是其屮酉種,它們具有左右螺紋(又叫正反絲扣)的螺桿和螺母。圖中a較動螺母,兩螺杄就能把工件向里拉緊,反向旋轉即能松開。圖中b則是旋轉螺桿,螺母問里或向外移動,使工廾靠攏或分開:
2)推撐器把兩個工件頂緊或撐開,而本身受壓力的裝置叫推撐器。日常使用的千斤頂就是一種推撐器。圖35所示是一種柱狀螺旋推撐器,轉動螺桿1或者轉動管柱2都能把兩工件撐開。
