夹紧机构在焊接中的作用及原理

夹紧机构的作用是夹紧焊件并使其精确对中，在焊件承受较大的顶锻力时保证焊件不发生滑动。此外，夹紧机构的导电钳口还向焊件传导电流。夹紧机构的夹钳轮廓尺寸由焊件外形确定，夹紧机构应保证方便、快速夹装焊件。

夹紧机构包括动夹具和静夹具两部分。静夹具安装在机座的固定座板上，应与机座电气绝缘；动夹具安装在机座的活动座板上，通过导轨或导套在机座上移动，实现进给或后退动作。夹紧机构由于承受了很大的钳口夹紧力，通常采用铸钢件或焊接结构件制成。动夹具和静夹具上的导电钳口和焊接变压器的次级输出连接。

（1）夹紧机构的设计要求

①钳口有足够的夹紧力和接触面积，保证电极与焊件接触良好，防止顶锻时焊件滑动、变形或烧损。夹紧力不因焊件尺寸的偏差、电极的磨损而变化。

②钳口间距可调节，焊件在静、动夹具的轴向对中位置也可调。

③具有足够的强度和刚性。

④结构简单、方便上下料，动作快且容易控制。

夹紧机构有多种形式，按照夹紧力产生方式可分为偏心式、螺旋式、杠杆式、气压式、气-液压复合式和液压式等。闪光对焊设备常用夹紧机构类型、特点和适用范围见表3-3。

表3-3闪光对焊设备常用夹紧机构类型、特点和适用范围

（2）气压式夹紧机构 如图3-2所示，气压式夹紧机构普遍用在中小功率的闪

图3-2气压式夹紧机构

a）垂直加压气压式夹紧机构 b）水平加压气压式夹紧机构

1—气缸 2—活塞杆 3—杠杆扩力机构 4—夹钳电极(www.xing528.com)

光对焊机上，图3-2a是垂直加压气压式夹紧机构，图3-2b是水平加压气压式夹紧机构。压力空气进入气缸1的活塞腔，推动活塞杆2上升，使杠杆扩力机构3上的夹钳电极压紧焊件。气缸采用双层结构，可减少气缸体积且获得更大的夹紧力。气压式夹紧机构具有动作迅速、操作简单，容易实现自动控制等优点，夹紧力达20～100kN。

（3）气-液压式夹紧机构 气-液压式夹紧机构使用气-液增压缸作为夹紧力来源，无需液压泵站，体积小、动作迅速，广泛应用在中等功率的对焊机上。

气-液增压缸结构如图3-3所示。气-液增压缸结合了油缸和气缸的优点，以压缩空气为动力，并通过油缸将其压力提高数十倍，获得较大夹紧力。气-液增压缸的工作过程是压缩空气先进入气室3，气室8与大气接通，活塞2带动夹钳电极下降，预压焊件。这时，油室4的液压油流向油室1中补充油液。之后，压缩空气进入气室6，推动活塞5和油室活塞杆7一起下降，当活塞杆7下降到封闭了油室1与油室4之间的连通孔时，油室1的油压迅速增加，可产生20～250kN的夹紧力，实现夹紧焊件的作用。焊接完成后气室8接入压缩空气，气室3和气室6接通大气，活塞2和活塞5后退，夹紧机构复位。

图3-3 气-液增压缸结构

1、4—油室 2、5—活塞

3、6、8—气室 7—油室活塞杆

乌克兰巴顿焊接研究所研发的MOC606通用型闪光对焊机的气-液式夹紧机构如图3-4所示，它也分为动夹具和静夹具两部分。动夹具由活动板5、杠杆臂4、转轴3、夹钳2和气-液缸6等部件组成。气-液缸6活塞杆伸出时上顶活动板5，带动杠杆臂4以转轴3为支点，通过夹钳2压紧焊件，气-液缸6活塞收缩时动夹具松开焊件。电极通过楔形块8、10固定在支座板1上。支座板1被安装在两根圆导柱7和12上，可沿着固定在焊机机身上的套筒11轴向移动，实现进给运动。静夹具的设计与动夹具结构相同，但静夹具的金属板是通过绝缘板固定在焊机机座上的。

（4）液压式夹紧机构 液压式夹紧机构的夹紧力来源于液压油缸。液压式夹紧机构需要液压泵站，以及换向阀、单向阀、减压阀等控制器件，夹紧力大、动作可靠，广泛使用在钢轨闪光对焊机、管道闪光对焊机、钢坯闪光对焊机等大型设备上。如乌克兰巴顿焊接研究所研制的K924钢轨焊接设备和K584管道闪光对焊机，都采用了液压夹紧方式，其中K584焊机最大夹紧力达1250kN，而K924焊机最大夹紧力达4000kN。

图3-4 MOC606通用型闪光对焊机的气-液式夹紧机构

1—支座板 2—夹钳 3—转轴 4—杠杆臂 5—活动板 6—气-液缸

7、12—导柱 8、10—楔形块 9—电极 11—套筒

K584管道闪光对焊机夹紧机构如图3-5所示，其夹紧机构也分为动夹具和静夹具，二者具有相同的结构，分别夹持一个待焊管件，两个管端对在一起形成一个焊接头。如图3-5所示，K584的静夹具由箱体1、箱体3、中轴9、法兰6、活动连接杆7构成一个剪式结构。当夹紧油缸的活塞杆腔连接进油路、活塞腔连接回油路时，活塞杆8回缩并通过法兰6带动活动连接杆7，使夹具的箱体1和箱体3围绕中轴转动，通过法兰6和活动连接杆7使箱体1和箱体3的上端分离、下端闭合，夹紧管件。相反，当夹紧油缸的活塞杆腔连接回油路、活塞腔连接进油路时，夹紧机构箱体上端闭合、下端分离，夹紧机构松开管件。