应用工业机器人，加工成本一降再降（二）

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夹具结构设计及工作原理

夹具装配图如图1所示，该夹具按照六点定位原理，结合工业机器人在生产中夹持涂胶胶枪、打磨机等工具的实际工作情况，采用定位原件V形块作为定位结构，通过对定位调整块4上下滑动调整，使调整块与夹持工具的接触面之间处于紧配合状态。

1.动力装置 2.夹具开口调整片 3.夹具夹爪 4.定位调整块 5.被夹取对象

图1 夹具主要零件结构

夹具工作过程中在动力装置的作用下，两调整块向内收缩，由于调整块与夹持工具接触的上表面前半部分有1°～2°的斜度，调整块收缩加紧加持工具的同时向上抬高夹持工具，并实现对加持工具的加紧和定位。

为了使本套夹具能够最大限度的适用于不同类型、不同形状和尺寸大小的夹持工具，设计了夹具开口调整片，使同一行程的气动或液动装置，能实现夹具开口度的不同调整，增强了夹具的通用性，同时可通过夹具调整块的上下滑动，调整加持不同厚度夹持台阶面的工具。

夹具主要零件结构

1.夹爪

夹爪是连接动力装置组定位调整块的重要构件，是夹具体的主要结构，如图2所示。

图2 夹爪

夹爪的结构及各部分尺寸大小由被加持对象形状尺寸和动力装置的行程共同决定，夹爪螺钉调整槽和定位导向槽是为适应对不同夹持厚度而设计的重要结构，如图3示意工具图所示，夹具可实现有类似台阶的圆形、方形或菱形夹具体的定位夹紧。

图3 示意工具图

夹爪设计时要注意一下几点：

（1）夹爪连接动力装置的纵向开槽深度L动力装置闭合时行程块两侧面的距离≤2L≤动力装置张开时行程块两侧面的距离；

（2）夹爪定位导向槽开槽宽度符合公差要求，与定位调整块过度配合。

2.定位调整块

定位调整块如图4所示，是装配在夹爪内部，通过定位导向槽滑动调节定位块与夹爪之间的定位距离，借助螺钉固定调整后的定位块位置。

图4 定位调整块

为了适应多种夹持工具，通过改变定位块V形槽的深度、开口尺寸，一般由四至五对定位调整块组成一套，以便在生产中根据需求选取相应的定位调整块。

3.夹具开口调整片

夹具开口调整片如图5所示，是用于调整夹具开口尺寸的垫板，通过添加开口调整片增加或减少夹具的最大开口尺寸，以实现夹持不同大小的工具或零件，也是增强夹具通用性的重要方法之一，本夹具支持的开口调整片有厚度为2mm、3mm、4mm的三种。

图5 夹具开口调整片

夹具适用夹持工具或工件范围

如图3示意工具所示，此款夹具可适用以下几类工具或工件的夹持。

1. 台阶面的圆形、方形或菱形等形状的工具或工件。

对有台阶面的圆形、方形或菱形等形状的工具或工件，严格按照六点定位原理，依据在生产需求，实现了对夹持工具或工件的5个自由度的不完全定位，适用于对加持工具或工件运动轨迹有精度要求的装配、打磨、激光切割等工作，而且能够避免机器由于失电而脱落的状况发生。

2.无台阶面的圆形、方形或菱形等形状工具或工件。

（1）对定位精度要求较低圆形、方形或菱形等形状的工具或工件。

对无台阶面的圆形、方形或菱形等形状的工具或工件，依靠定位调整块的V形结构，能够实现4个自由度的不完全定位，适用于对夹持工具或工件高度精度要求低的抛光、涂胶等工作。

（2）无定位精度要求方形或菱形等多面形状的工具或工件。

对于此类工具或工件可通过夹爪直接夹持，甚至可根据生产需求拆卸定位调整块，适用于码垛、搬运、喷涂等工作。

由此可见，此设计出的夹具可以通过定位调整块可实现对定位精度要求较高的工具或工件夹持，同时夹爪未装定位调整块部分和装了定位调整块的部位，分别适用于对定位精度低或无定位精度要求的工件或工具。

夹具的特点

（1）定心精准

工具以靠V形块定和对台阶面的配合夹持结构实现对工件或工件的精确定位，其定位精度和重复定位精度都比较高，解决了通用存在定位不准的问题，同时简化了定位机构，不像专用夹具一样复杂。

（2）通用性好

组成夹具四个部件之间的位置都是可调的，不同调节之间相互配置能够实现各不相同的夹持效果，充分体现了通用夹具特点。

（3）夹具结构简单、可操作性能好

本夹具除选配的动力装置（液压或气压缸）外，只有三个部件，而且零件结构简单以及构件之间位置关系明确，部件连接统一采用螺钉装配，装配和操作都比较简单。

基于六点定位原理的工业机器人通用夹具的设计从根本上解决了以下两个问题：

1.现有通用夹具无定位或定位精度差的问题，结束只有专用夹具才能实现精准定位的认识；

2. 现有通用夹具由于可调节性能差，严重制约了其适用范围，也是通用性能受限的主要原因之一；同时夹具设计过程中充分考虑到了夹具的夹持的稳定性，大大减少了工业机器人生产中工具的更换次数，减少了生产中专业夹具的数量降低了生产成本。

（来源夹具侠）

a8012024

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