偏心凸轮式对称夹紧机构

一种偏心轮夹紧机构的设计和改进偏心轮夹紧机构是一种常用于夹紧和固定两个零件的机构。

它由一个偏心轮和一个夹杆组成，通过旋转偏心轮来夹持或松动零件。

在设计和改进偏心轮夹紧机构时，可以考虑以下几个方面：1.偏心轮的形状：传统的偏心轮一般为圆形，但在一些情况下，可以考虑采用其他形状，如椭圆形或其他非对称形状。

这样可以增加夹紧力的稳定性和可靠性。

2.夹杆的材料选择：夹杆作为夹紧零件的核心组成部分，其材料的选择直接影响整个夹紧机构的性能。

可以选择高强度、高硬度、抗磨损的材料，以提高夹紧力和使用寿命。

3.偏心轮和夹杆的表面处理：偏心轮和夹杆的表面处理可以利用表面涂层技术，如喷涂、渗氮等，以提高它们的耐磨性和耐腐蚀性。

同时，表面处理还可以减少夹紧力的损失和摩擦力的增加。

4.夹紧力的调节：为了满足不同工况下的夹紧需求，可以设计一种可调节夹紧力的机构。

例如，增加支撑装置和调节螺母，通过改变夹杆的预紧力来调节夹紧力大小，使其适应不同的工件尺寸和形状。

5.自动夹紧机构：为了提高夹紧效率和操作方便性，可以设计一种自动夹紧机构。

例如，可以通过添加弹簧装置或液压装置，实现夹紧机构的自动夹紧和松动，提高工作效率和减少人工操作。

6.负载传递机构的改进：在一些需要承受较大负荷的应用场景中，可以考虑改进负载传递机构，以增加偏心轮和夹杆之间的接触面积和接触强度。

例如，可以增加凸起和凹槽结构，增强它们之间的咬合效果，提高夹紧力的传递效率。

总之，通过对偏心轮夹紧机构的设计和改进，可以提高其夹持力的稳定性和可靠性，增加使用寿命，并且适应不同工况下的夹紧需求。

同时，还可以提高工作效率，减少人工操作。

以上所述仅为一种设计和改进的思路，具体实施应根据具体应用场景和要求进行。

联动夹紧机构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。

常见的偏心轮—压板夹紧机构。

（一）工作原理偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处升角为0， P处升角最大。

偏心轮及其展开图圆偏心轮实际上是斜楔的变种图（a）中，o1是偏心圆的几何中心，r是偏心圆半径；o是偏心圆的回转中心，r0是最小回转半径；两中心间的距离e称为偏心距。

圆偏心的作用原理（二）机构特点圆偏心的升角和行程的变化范围1.偏心圆上各点的升角是变化的2.自锁条件：夹紧点的升角小于摩擦角φ3.夹紧行程：偏心距e，夹紧行程S，随β变化。

夹紧力小，行程小，自锁性不好。

用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。

4.偏心圆的有效工作区域：理论上为±90°。

（三）夹紧力的计算一般取作用力臂L=(2～2.5)d，夹紧力臂ρ ≈ d /2扩力比约为12～13（四）偏心圆的机构形式标准圆偏心机构（五）适应范围1.由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，所以 只适用于切削负荷不大，又无很大振动的场合。

2.为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，一般 用于夹紧行程较小的情况。

3.一般很少直接用于夹紧工作，大多是与其它夹紧机构 联合使用。

（一）作用原理单臂铰链夹紧机构，如图示，臂3两头是铰链连接，一头带滚子2。

滚子2由气缸活塞杆推动，可在垫板1上来回运动。

当滚子向左运动到垫板左端斜面时，压板4离开工件，当滚子向右运动时，通过臂3使压板4压紧工件。

单臂铰链夹紧机构（二）夹紧行程和相应的铰链臂倾斜角夹紧行程是指摆臂的铰链点A的行程。

至于压板夹紧工件的行程，则还需要根据压板的杠杆比关系来求。

图示，可得h1、h2、h3相应的铰链倾斜角为：单臂铰链机构的原理图（四）气缸的工作行程其工作行程x0，可由公式：x0=L(sina1-sina2)求得。

（五）自锁条件需和其它具有自锁性能的机构联合使用。

（六）机构特点1.机构简单；2.扩力比大；3.摩擦损失小。

三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。

常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴，图1-66是偏心夹紧机构的应用实例。

图1-66a、b用的是圆偏心轮，图1-66c用的是偏心轴，图1-66d用的是偏心叉。

偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的加工中。

图1-66 元偏心夹紧机构
1.圆偏心轮的工作原理
图1-67是圆偏心轮直接夹紧工件的原理图。

图
中，O
1
是圆偏心轮的几何中心，R是他的几何半径。

O
2
是偏心轮的回转中心，O
1
O
2
是偏心距。

若以O
2
为圆心，r为半径画圆（点划线圆），便
把偏心轮分成了三个部分。

其中，虚线部分是个“基
圆盘”，半径r=R-e;另两部分是两个相同的弧形楔。

当偏心轮绕回转中心O
2
顺时针方向转动时，相当于一
个弧形楔逐渐楔入“基圆盘”与工件之间，从而夹紧
工件。

2.圆偏心轮的夹紧行程及工作段
如图1-68a所示，当偏心轮绕回转中心O
2
转动时，设轮周上任意点x的回。

偏心轮夹紧机构当料架摆放在工作台上，作用在料架上的外力较小，现假定料架施加到料盘定位座上的作用力最大为F料盘=5N。

由于偏心轮夹紧工件的实质是弧形楔夹紧工件，因此，偏心轮的自锁条件应与斜楔的自锁条件相同，即αmax≤φ1+φ2式中，αmax——圆偏心轮的最大升角；φ1——圆偏心轮与工件间的摩擦角；φ2——圆偏心轮与回转销之间的摩擦角。

由于回转销直径较小，为使自锁可靠，将φ2忽略不计，则αmax≤φ1因tanφ1=f,tanαx=2e/D，得偏心轮的自锁条件为：2e≤fD≥20当f=0.1时，De≥14当f=0.15时，De所以，为使得偏心轮满足完全自锁条件，设定该偏心轮夹紧机构满足D=20e，不妨令D=30mm，则e=1.5mm。

设作用在手柄上的力为F Q，F Q的作用点至回转中心O2的距离为L，回转半径为r x，偏心距e。

圆偏心轮夹紧工件时，受到的力矩为F Q L，可把圆偏心轮看成是作用在工件与转轴之间的弧形楔。

可将力矩F Q L转化为力矩F Q’r x，F Q’r x=F Q L，所以：F Q′=F Q Lr x弧形楔的作用力F Q′cosαp≈F Q′，因此，与斜楔夹紧力公式相似，夹紧力F J =F Q ′tan φ1+tan (αx +φ2)=F Q L r x [tan φ1+tan (αx +φ2)] 查阅相关资料得，当θp =90°时，偏心轮夹紧机构的夹紧力最小，若此时能满足使用要求，则偏心轮上其他各点的夹紧力均能满足要求。

当θp =90°时，r p =R cos αp ，代入夹紧力公式，得F J =F Q L cos αp R [tan φ1+tan (αp+φ2)]，代入各已知值化简得F J =Q 2e e 2+R 2≈25.4F Q 。

F Q ′=F Q Lr x ≥F 料盘=5N →F Q ≥F 料盘 e 2+R 2L ≈3 N ，此时，F J =76.2N ，满足夹紧要求。

几种夹具设计常用机构我们在组装车间手工装配线经常可以看到一些常用的机构的应用。

通过使用这些机构，来实现零件的定位、夹紧以及装配，最终达到工艺装配要求。

下面简述几种常见的机构，并以实际使用的各种工艺装置作简单说明。

按夹具的使用功能分三种类型进行介绍。

1定位夹紧机构在继电器零部件组装时，往往需要将夹具的定位型腔打开，便于快速取放零件。

零件放置到位后，定位夹紧机构快速对零部件进行精确定位和夹紧，为随后的装配动作提供定位保证。

1）偏心轮偏心轮夹紧机构是一种快速动作的夹紧机构，一般采用手柄进行操作。

结构简单，制造容易。

如图（一）所示，扳动手柄，带动滑块左右移动，从而实现夹紧。

因需要员工手工扳动手柄进行夹紧，增加员工劳动强度。

所以，这种结构已逐渐由其他方式替代。

图（一）偏心夹紧机构2）螺旋机构螺旋机构是利用转动螺旋副实现夹紧压块的移动，来实现夹紧功能。

图（二）是左右螺旋机构的集合使用。

转动手轮，带动丝杠（左右旋）转动，左右夹紧块平行移动，可以确保零件定位夹紧的同心位置。

这种机构夹紧动作慢，辅助时间长，工作效率较低，使用场合有局限性。

应用实例：通用搅胶装置磁路铆接强度检测夹具图（二）螺旋机构3）杠杆机构杠杆机构在工艺装置夹具中广泛得到应用。

可以实现零件定位夹紧、增力放大、受力方向的转换等。

图（三）利用杠杆的摆动位置对继电器底座进行定位夹紧，夹紧的力度由弹簧决定，可根据需要进行调整。

夹具在装配工位时处于夹紧状态，确保零件的定位夹紧。

完成装配动作后，夹具返回，利用工装的斜面接触杠杆的末端，使杠杆绕支点转动，夹具的夹紧功能得到释放，故而松开底座，方便零件的取放。

这种夹紧结构非常适合在工装中使用。

图（三）杠杆夹紧机构4）平面四杆机构图（四）为四杆机构的一个应用实例。

使用操作时，按下手柄，利用机构的运动特点，左右夹块会按要求左右滑动，将夹具打开。

放入工件后，松开手柄，夹具在拉簧的作用下复位（拉簧未画出），实现工件的夹紧。

在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

一、斜楔夹紧机构1．夹紧力计算图3-10夹紧受力图由上面受力图可知，斜楔静力平衡条件为：F1＋FRX ＝FQ其中：F1＝FW tanφ1 ； FRX＝FW tan(α＋φ2)代入上式计算得：式中：FW 斜楔对工件夹紧力α 斜楔升角FQ 原始作用力φ1 斜楔与工件之间的摩擦角φ2 斜楔与夹具体之间的摩擦角2．增力比计算增力比iF＝夹紧力／原始作用力如果不考虑摩擦影响理想增力比（即忽略摩擦角）：3．夹紧行程比计算图3-11 夹紧受力工件所要求的夹紧行程h与斜楔相应移动的距离s之比成为行程比iS。

由上图可知：夹紧行程＝工件被夹紧行程h/斜楔移动距离S4．自锁条件图3-12自锁受力上图为原始作用力FQ停止作用后斜楔的受力情况。

斜楔楔入后，原始力去除，斜楔体自锁条件为F1>FRXFW tanφ1> FW tan(α-φ2)φ1> α-φ2或α〈φ1 ＋φ2因此自锁条件是斜楔升角小于斜楔与工件、与夹具体之间的摩擦角之和，钢件：f＝0.1～0.15摩擦角φ＝5°43′～8°30′，故α<10°～17°5．升角α的选择手动夹紧α＝6°～8°，机动夹紧α≤12°，不需要自锁α＝15°～30°6．结构设计包括：手动夹紧机构、气动或液压夹紧、斜楔与压板与螺旋等组合结构。

斜楔夹紧机构的计算见下表二、螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。

螺旋夹紧机构结构简单、夹紧行程大，特别是它具有增力大、自锁性能好两大特点，其许多元件都已标准化，很适用于手动夹紧。

它主要有两种典型的结构形式。

1.单个螺旋夹紧机构下图a所示为GB/T2161-91六角头压紧螺钉，它是螺钉头部直接压紧工件的一种结构。

下图b所示在螺钉头部装上摆动压块，可防止螺钉转动时损伤工件表面或带动工件转动。

专利名称：一种凸轮式夹紧机构专利类型：实用新型专利
发明人：黄文卿
申请号：CN201620238476.3申请日：20160328
公开号：CN205521047U
公开日：
20160831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种凸轮式夹紧机构，包括夹紧基座，夹紧基座上表面设有一体成型的夹紧平台，夹紧平台上表面的一侧设有固定夹持臂，夹紧平台上表面还设有用于吸住工件的磁铁座，磁铁座的另一侧设有导向套，导向套内嵌套有推杆，推杆的前端延伸出导向套的一端面，并延伸到磁铁座的正上方，推杆的后端延伸出导向套的另一端面，夹紧平台上表面的另一侧设有凸轮手柄，凸轮手柄包括凸轮体和手柄体，凸轮体通过轴销与手柄体相铰接，凸轮体的端面与推杆的后端相贴合。

本实用新型在夹紧平台上固定有用于吸附工件的磁铁，便于定位工件，防止工件偏移，提高夹紧效果，并采用凸轮手柄座位移动夹持臂，结构简单，便于操作，容易实现，具有良好的应用前景。

申请人：苏州市合叶精密机械有限公司
地址：215007 江苏省苏州市高新区通安镇华金路255号通安大众工业园内3号厂房
国籍：CN
代理机构：南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：董建林
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920404444.X(22)申请日 2019.03.28(73)专利权人 江苏科瑞恩自动化科技有限公司地址 215300 江苏省苏州市昆山市玉山镇恒盛路1299号2号房(72)发明人 韩鹏　刘坤才　(74)专利代理机构 苏州广正知识产权代理有限公司 32234代理人 李猛(51)Int.Cl.B25B 11/00(2006.01)(54)实用新型名称一种基于凸轮的夹紧机构(57)摘要本实用新型公开了一种基于凸轮的夹紧机构，包括：底座、盖板、支架、手柄和夹紧块，所述支架中设置有延伸至盖板上方的升降杆，所述手柄底部设置有与升降杆销接的凸轮，所述支架后方设置有与升降杆底部连接的升降板，所述升降板上对称设置有斜向下方外侧延伸的腰孔，所述夹紧块上分别设置有指向腰孔的芯轴，所述芯轴末端设置有位于腰孔内的滚轮。

通过上述方式，本实用新型所述的基于凸轮的夹紧机构，利用手柄底部的凸轮与盖板顶面进行配合，使得手柄翻转时实现升降杆的升降驱动和自锁，并利用升降杆带动升降板的上下移动，再通过斜置腰孔的升降迫使滚轮进行横向移动，从而实现夹紧块的同步动作，对产品进行夹紧。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 209831403 U 2019.12.24C N 209831403U1.一种基于凸轮的夹紧机构，其特征在于，包括：底座、盖板、支架、手柄和夹紧块，所述支架设置在底座上，所述盖板设置在支架上，所述支架中设置有延伸至盖板上方的升降杆，所述手柄底部设置有与升降杆销接的凸轮，所述支架后方设置有与升降杆底部连接的升降板，所述底座上设置有位于升降板后方的横向导轨，所述夹紧块对称设置在对应的横向导轨上，所述升降板上对称设置有斜向下方外侧延伸的腰孔，所述夹紧块上分别设置有指向腰孔的芯轴，所述芯轴末端设置有位于腰孔内的滚轮。

凸轮式夹紧抢修夹具的研制与运用李庞【摘要】在对焊缝开裂大、变形量大的长输油气管道进行抢修时,在用的对开式维修卡具存在操作、焊接时间长,吊装设备大型化,操作技术要求严等缺点.经过反复试验论证,研制出了结构简单、动作迅速、操作方便的凸轮式夹紧抢修夹具,并在现场抢修和缺陷修补工程中得到了成功的运用.实践表明:新型夹具增加了引流阀,能够在管道漏油的情况下作业,具有适用范围广的特点;新型夹具采用一体化设计,操作便捷,一般在15 min内可完成抢修作业;新型夹具增加了焊接隔热层,在焊接时间比较长的情况下,也能保证其密封性.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2015(041)006【总页数】3页(P90-92)【关键词】管道;开裂;泄漏;抢修夹具;凸轮式夹具【作者】李庞【作者单位】沈阳调度中心,辽宁沈阳110031【正文语种】中文长输油气管道经过多年运行之后，不可避免地会出现老化、腐蚀问题，从而造成管道失效。

由于管道内输送的介质是易燃易爆的油品和天然气等，一旦泄漏势必造成环境污染、着火、爆炸等事故，严重危及管道的安全运行，以至给管道沿线居民的生命和财产带来不可估量的损失。

目前用于因管道腐蚀、打孔盗油、焊缝开裂等造成漏油事件的抢修卡具基本可分为：对于压力小的泄漏如点腐蚀、打孔盗油、阀门等，运用封头式扣帽子堵漏；对于压力大的泄漏，则运用带压引流堵漏夹具进行堵漏；对于焊缝开裂尺寸小、变形小且没有油溢出的缺陷，则运用B型套筒进行堵漏；对于焊缝开裂大、变形量大的缺陷，则只能用仅有的一种老式对开式卡具进行堵漏，见图1。

多年来的抢修证明，这种卡具存在着操作、焊接时间长，吊装设备大型化，操作技术要求严等缺点。

在2012年的中俄管道漠大线2.13抢修中，从开始操作对开卡具到完成焊接共耗时28 h，而且劳动强度非常大，这已经显示出这种卡具极不适合抢修的弊端。

为了满足抢修现场实际操作的要求，急需研制出一种具有方便操作、焊接量小等特点的抢修卡具，以便克服过去抢修夹具存在操作人员多、操作复杂、时间长、焊接量大、起不到快速抢修作用的弊端。