一种分体集成自同步平推夹头的制作方法

本发明涉及平推夹头领域，尤其涉及一种分体集成自同步平推夹头。

背景技术：

夹具是试验机上的最重要、最灵活的部件之一，对于保证试验机完成功能、达到性能指标起着举足轻重的作用。平推夹具是相对于楔形夹具而言的一种对试件实施夹持的装置。具有夹持简单、可靠的独特优势。但是长期以来存在夹持动作同步对中困难、结构复杂、造价昂贵、操作使用不方便等问题。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种便于加工和维护的分体集成自同步平推夹头，以至少解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种分体集成自同步平推夹头，包括三个分体组装模块，分别为：

夹头体；

设于夹头体上的驱动模块，所述驱动模块包括两个对称设置的夹紧驱动机构，两个夹紧驱动机构的输出端分别用于连接一夹紧块，两个夹紧驱动机构相同并能够驱动夹紧块相对运动；其中，夹紧驱动机构可采用液压缸、气缸或者电缸等；

设于夹头体上的同步模块，所述同步模块能够作用于两个夹紧驱动机构，以能够控制两个夹紧块同步相对运动。

本申请平推夹头，采用分体模块，各功能模块相互独立，简化了加工过程，并可同时加工，大大节省了加工时间、降低了加工难度；除此之外，分模块的好处还在于可以分体维护，在个别模块出现问题时，可快速更换备用模块，不仅节省了使用平推夹头加工试样的时间，且不用全部更换，也显著的降低了平推夹头的使用成本。

其中，两个夹紧驱动机构相同并能够驱动夹紧块相对移动包括以下移动情况，例如，一种指的是两个夹紧块相向和反向运动，夹紧驱动机构采用双路液压缸、气缸或者电缸均可实现。

另外一种指的是两个夹紧块相向运动，采用单路液压缸可实现。

具体的，所述夹头体具有第一通孔；将第一通孔对称断开的凹口；垂直第一通孔方向并与其连通的第二通孔，所述第二通孔设置有两个，并以凹口对称开设；

所述夹紧驱动机构采用夹紧油缸，两个夹紧油缸对称安装于第一通孔内，且两个夹紧油缸的输出端对称伸入至凹口中以连接夹紧块，控制两个夹紧块相向运动，每个夹紧油缸的活塞上开设有安装孔，其中，所述安装孔可以是通孔，也可以非通孔；

所述同步模块包括与夹头体连接的安装座；设于安装座上的丝杠；两个分别与丝杠配合连接的同步件，使其能够随丝杠旋转而做轴向等距相对运动；与每个同步件固接的推杆，所述推杆的开放端能够贯穿第二通孔以紧固插入至安装孔中，所述第二通孔具有供推杆沿活塞轴向方向的活动余量；设于两个同步件之间的复位机构，以能够控制夹紧块相对远离运动，即完成两个夹紧块反向运动。

在加工上，本申请平推夹头，整体上有夹头体、驱动模块和同步模块三个基本组件，每个组件均为比较容易加工制造的机械构件。由于大部分零件加工精度要求只需要7级及以下，所以采用不同的万能金属加工机床即可实现各部分加工；组件中的一些构件形状基本为简单的回转体和平面，加工容易，所需材料只需要常见的黑色金属材料，非热处理状态下，强度指标不低于300mpa即可，大大降低了生产材料成本。

在组装上，本申请平推夹头，采用模块化制造，集成装配工序少，是因为三个组件相互之间连接点较少，节省组装时间；集成组装准确，是因为同步精度仅取决于机械加工制造的尺寸偏差。即使是出现故障导致泄漏，也不会影响同步对中准确，夹紧同步对中对于试验需要的同轴度产生的影响可以不大于同轴度偏差的1％。

在控制上，本申请平推夹头，控制简便，夹头工作控制仅仅需要外界提供单路液压油，依靠压力控制达到控制夹紧力的目的，依靠流量控制夹持速度。可以配用常见的传统的液压系统，一般不需要专门配置液压系统，在一定程度上可降低使用成本。

本申请平推夹头在使用时，利用夹紧油缸加载原理，通过夹紧块相对靠近运动对试件施加夹紧力。在夹紧块移动相对移动时，同步件及推杆作用，使得与推杆连接的夹紧油缸必然同步相对运动，相对靠近时，实现对试件夹紧；在液压油返回油箱时，复位机构作用，使得夹紧块相对远离移动，进而实现夹紧释放。

可选的，所述夹头体上开设有凹槽，以形成安装同步模块的空间，所述第二通孔连通至凹槽底部。如此设置，可以形成保护同步模块的空间，减少外在碰撞损伤，较好的保护同步模块。

可选的，所述夹头体上还开设有与凹槽连通的卡槽，所述卡槽内设有一连接件，便于通过连接件与其他结构连接，且能够避免同步模块裸露、美观，进一步保护了同步模块。

可选的，所述推杆与所述安装孔过盈配合。还可以采用涨套连接等方式，只要确保连接方式能够消除推杆与安装孔之间间隙即可。

可选的，所述丝杠沿其轴向方向加工有两段螺纹，两段螺纹的导程相同、头数相同、旋向相反。其中，丝杠可以采用一整根丝杠，丝杠两端通过轴承安装在安装座上即可；丝杠还可以采用两根短程丝杠，如此，中间需要将两者紧固连接，以保证丝杠相对于安装座只允许做回转运动并承受径向载荷，轴向不允许运动，且轴向能够承受载荷，紧固方式可采用胀紧套紧固。

可选的，所述同步件的结构可以为：所述复位机构包括绕设于丝杠外周的弹簧，所述弹簧设于两个丝杠螺母之间。使用时，只允许丝杠作自由转动，而不能作轴向运动，其中丝杠的轴线与夹紧油缸轴线平行，推杆与夹紧油缸上的活塞连接，并且夹头体上第二通孔留有推杆自由活动余量，以使丝杠螺母的运动能够限制两个液压缸同步运动。

当然，所述同步件还可以采用其他结构:例如，可以采用内啮合斜齿轮或斜齿花键代替原来的丝杠螺母，好处是斜齿花键的螺旋升角比较大，效率高于丝杠。

可选的，所述复位机构包括设于两个丝杠螺母之间的弹簧，所述弹簧套设于所述丝杠上，弹簧随丝杠变化，一整根丝杠采用一个弹簧即可，两根短程丝杠采用两个弹簧较好些。

可选的，所述夹紧油缸通过螺钉固定在所述夹头体上。可拆卸连接方式，比较容易实现更换。

具体的，所述夹紧油缸包括缸筒，所述缸筒通过螺钉与所述夹头体固接；设于缸筒中的活塞，所述活塞与所述缸筒之间形成有通油腔和无油腔，所述通油腔与所述缸筒上开设的盲孔连通，盲孔外接油路，所述无油腔与所述缸筒上开设的通气孔连通，通气孔与大气连通；设于活塞与缸筒之间的密封件，所述密封件用于防止通油腔内的液压油向无油腔泄露。该夹紧油缸结构更简单，加工成本更低，且较为容易装配，密封效果良好。

可选的，所述第一通孔为对称设置的阶梯孔，如此设置，便于将定位安装夹紧油缸。

本发明采用上述结构，所具有的优点是：本申请平推夹头，采用分体模块，各功能模块相互独立，简化了加工过程，并可同时加工，大大节省了加工时间、降低了加工难度；除此之外，分模块的好处还在于可以分体维护，在个别模块出现问题时，可快速更换备用模块，不仅节省了使用平推夹头加工试样的时间，且不用全部更换，也显著的降低了平推夹头的使用成本。

具体的，在加工上，本申请平推夹头，整体上有夹头体、驱动模块和同步模块三个基本组件，每个组件均为比较容易加工制造的机械构件。由于大部分零件加工精度要求只需要7级及以下，所以采用不同的万能金属加工机床即可实现各部分加工；组件中的一些构件形状基本为简单的回转体和平面，加工容易，所需材料只需要常见的黑色金属材料，非热处理状态下，强度指标不低于300mpa即可，大大降低了生产材料成本。

具体的，在组装上，本申请平推夹头，采用模块化制造，集成装配工序少，是因为三个组件相互之间连接点较少，节省组装时间；集成组装准确，是因为同步精度仅取决于机械加工制造的尺寸偏差。即使是出现故障导致泄漏，也不会影响同步对中准确，夹紧同步对中对于试验需要的同轴度产生的影响可以不大于同轴度偏差的1％。

具体的，在控制上，本申请平推夹头，控制简便，夹头工作控制仅仅需要外界提供单路液压油，依靠压力控制达到控制夹紧力的目的，依靠流量控制夹持速度。可以配用常见的传统的液压系统，一般不需要专门配置液压系统，在一定程度上可降低使用成本。

附图说明

图1为本发明其中一种平推夹头的结构示意图；

图2为图1中同步模块的结构示意图；

图3为本发明其中一种平推夹头的轴向剖视结构示意图；

图4为平推夹头对中原理分析图；

图5为本发明其中一种平推夹头的结构示意图；

图6为图5的轴向剖视结构示意图；

图7为图6中沿a-a向剖视结构示意图；

图8为图7的爆炸图；

图9为图8中夹紧油缸的局部剖视结构示意图。

1、夹头体，11、第一通孔，12、凹口，13、第二通孔，14、凹槽，15、卡槽；2、驱动模块，21、夹紧油缸，211、安装孔，212、缸筒，213、活塞，214、通油腔，215、无油腔，216、通气孔，217、密封件，22、夹紧块；3、同步模块，31、安装座，32、丝杠，33、同步件，34、推杆，35、复位机构，4、连接件,5、试样。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1所示，本实施例中，该分体集成自同步平推夹头，包括三个分体组装模块，分别为夹头体1，及设于夹头体1上的驱动模块2和同步模块3；所述驱动模块2包括两个对称设置的夹紧驱动机构，两个夹紧驱动机构的输出端分别用于连接一夹紧块22，两个夹紧驱动机构相同并能够驱动夹紧块相对运动；其中，夹紧驱动机构可采用液压缸、气缸或者电缸等；所述同步模块3能够作用于两个夹紧驱动机构，以能够控制两个夹紧块同步相对移动。

本申请平推夹头，采用分体模块，各功能模块相互独立，简化了加工过程，并可同时加工，大大节省了加工时间、降低了加工难度；除此之外，分模块的好处还在于可以分体维护，在个别模块出现问题时，可快速更换备用模块，不仅节省了使用平推夹头加工试样的时间，且不用全部更换，也显著的降低了平推夹头的使用成本。

可选的，在其中一个实施例中，如图2-3所示，所述夹头体1具有第一通孔11；将第一通孔11对称断开的凹口12；垂直第一通孔11方向并与其连通的第二通孔13，所述第二通孔13以凹口12对称开设有两个；所述夹紧驱动机构采用夹紧油缸，两个夹紧油缸21对称安装于第一通孔11内，两个夹紧油缸21的活塞输出端对称伸入至凹口12中，以连接用于夹紧试样的夹紧块22，每个夹紧油缸21的活塞上开设有一安装孔211，所述安装孔211垂直活塞轴向方向并对应第二通孔13开设；所述同步模块3包括与夹头体1连接的安装座31；设于所述安装座31上的丝杠32；两个分别与丝杠32配合连接的同步件33，使其能够随丝杠32旋转而做轴向等距相对运动；与每个同步件33固接的推杆34，所述推杆34的开放端能够贯穿第二通孔13以插入至安装孔211中，所述第二通孔13具有供推杆34沿活塞轴向方向运动的活动余量；设于两个同步件33之间的复位机构35，以能够控制夹紧块相对远离运动。

在加工上，本申请平推夹头，整体上有夹头体1、驱动模块2和同步模块3三个基本组件，每个组件均为比较容易加工制造的机械构件。由于大部分零件加工精度要求只需要7级及以下，所以采用不同的万能金属加工机床即可实现各部分加工；组件中的一些构件形状基本为简单的回转体和平面，加工容易，例如，夹头体，所需材料也只需要常见的黑色金属材料，非热处理状态下，强度指标不低于300mpa即可，大大降低了生产材料成本。

图2和图3中同步模块的区别在于，安装座结构稍有差别，图2中安装座采用两个分体结构，图3中安装座是一个整体，两个分体结构通过一连接板/连接杆将两者固接。

在组装上，本申请平推夹头，采用模块化制造，集成装配工序少，是因为三个组件相互之间连接点较少，节省组装时间；集成组装准确，是因为同步精度仅取决于机械加工制造的尺寸偏差。即使是出现故障导致泄漏，也不会影响同步对中准确，夹紧同步对中对于试验需要的同轴度产生的影响可以不大于同轴度偏差的1％。

本申请平推夹头在使用时，利用夹紧油缸21加载原理，通过夹紧块相对靠近运动对试件施加夹紧力。在夹紧块22移动相对移动时，同步件33及推杆作用，使得与推杆34连接的夹紧油缸21必然同步相对运动，相对靠近时，实现对试件夹紧；在液压油返回油箱时，复位机构35作用，使得夹紧块相对远离移动，进而实现夹紧释放。

下面论证平推夹头对中影响因素：

如图4所示，两个连在一起的通油口给夹紧油缸21同时供应压力油(p，q)，活塞在压力油的作用下向中间移动，速度v1和v2，推力f1和f2。同步模块3通过推杆34分别与两个活塞插设固定连接，夹紧油缸运动的同时带动同步件运动，因而丝杠转动。假设丝杠左部是左旋的，右部是右旋的，丝杠转动角速度ω。

1、运动关系

根据运动学关系，活塞连同同步件的运动速度为

两个活塞实现同步运动。运动的误差，不考虑弹性变形不均匀因素，误差来源于丝杠的导程。假设s2＝s1+δs，则速度误差为

相对误差为

即速度误差取决于导程误差。当导程误差不大于0.1％时，速度(因而位移)的相对误差具有同样大小。其中，s1为丝杠左侧螺纹的导程，s2为丝杠右侧螺纹的导程。

2、受力关系

以夹紧油缸、同步模块为对象，考虑夹紧过程受力状态。轴向受力包括左侧油缸液压力f41，右侧油缸液压作用力f42，同步模块受轴向作用力f2

f41-f42+f2＝0

其中d1、d2分别为两个夹紧油缸的直径，δd＝d2-d1；ff1、ff2分别为两个油缸和两个同步件的摩擦力，二者方向相反，大小基本一致。

丝杠轴向位置的确定，导程的相同，旋向相反，使得油缸向确定位置(中心)和方向移动，保证了运动同步和试件夹持对中。

由上述分析可知，同步精度仅取决于机械加工制造的尺寸偏差。

如图5-8所示：

可理解的，在其中一个实施方案中，所述夹头体上开设有凹槽14，以形成安装同步模块3的空间，所述第二通孔13连通至凹槽14底部。如此设置，可以形成保护同步模块的空间，减少外在碰撞损伤，较好的保护同步模块。可理解的，在其中一个实施方案中，如图5-8所示，所述夹头体上还开设有与凹槽14连通的卡槽15，所述卡槽15内设有一连接件4，便于通过连接件4与其他结构连接，且能够避免同步模块3裸露、美观，进一步保护了同步模块。

可理解的，所述推杆34与所述安装孔211过盈配合。还可以采用涨套连接等方式，只要确保连接方式能够消除推杆与安装孔之间间隙即可。

可理解的，所述丝杠32沿其轴向方向加工有两段螺纹，两段螺纹的导程相同、头数相同、旋向相反。其中，丝杠32可以采用一整根丝杠，丝杠两端通过轴承安装在安装座上即可；丝杠32还可以采用两根短程丝杠，如此，中间也需要通过轴承将两者连接同时安装在安装座上。

可选的，所述同步件33的结构可以为：所述同步件33包括与丝杠非自锁连接的丝杠螺母，所述推杆34的上端与所述丝杠螺母固接。使用时，只允许丝杠作自由转动，而不能作轴向运动，其中丝杠32的轴线与夹紧油缸21轴线平行，推杆34与夹紧油缸21上的活塞连接，并且夹头体1上第二通孔12留有推杆自由活动余量，以使丝杠螺母的运动能够限制两个液压缸同步运动。

当然，所述同步件33还可以采用其他结构:例如，可以采用内啮合斜齿轮或斜齿花键代替原来的丝杠螺母，好处是斜齿花键的螺旋升角比较大，效率高于丝杠。

可理解的，所述复位机构包括设于两个丝杠螺母之间的弹簧，所述弹簧套设于所述丝杠上，弹簧个数随丝杠变化，一整根丝杠采用一个弹簧即可，两根短程丝杠采用两个弹簧较好些。

可理解的，所述夹紧油缸21通过螺钉固定在所述夹头体1上。可拆卸连接方式，比较容易实现更换。

具体的，如图9所示，所述夹紧油缸21包括缸筒212，所述缸筒212通过螺钉与所述夹头体1固接；设于缸筒212中的活塞213，所述活塞213与所述缸筒212之间形成有通油腔214和无油腔215，所述通油腔214与所述缸筒212上开设的盲孔连通，盲孔外接油路，所述无油腔215与所述缸筒上开设的通气孔216连通，通气孔与大气连通；设于活塞与缸筒之间的密封件217，所述密封件用于防止通油腔内的液压油向无油腔泄露。该夹紧油缸结构更简单，加工成本更低，且较为容易装配。

可理解的，所述第一通孔11为对称设置的阶梯孔，如此设置，便于将定位安装夹紧油缸。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本领域技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员公知技术。