夹紧器的使用和分类详解

1.夹紧的作用

利用某种施力元件或机构使工件达到并保持预定位置的操作称为夹紧。用于夹紧操作的元件或机构就称为夹紧器或夹紧机构。

夹紧操作在表现形式上都是对夹持的工件实施力的作用，但其工艺内涵却不尽相同，其具体作用有以下几方面：

（1）用以实现工件的可靠定位 定位器的合理选择和布置为实现工件的正确定位提供了必要条件，但不是充分条件。只有与恰当的夹紧力相配合，将工件表面贴紧在定位面上，才能产生最终的定位效果。

（2）用于实现工艺反变形 在解决焊接构件的挠曲变形、角变形等工艺问题时，经常采用装配反变形工艺措施。为了有效控制工件的形状、变形量及位置稳定等，首先必须通过某些夹具使工件整体稳固，然后再运用专门设置在特定部位的夹具对工件施加反变形力。

（3）用于保证工件的可靠变位 在焊接工序中，有时需借助焊接变位机对工件进行倾斜或回转。这时，吊装在变位机工作台或翻转机上的工件也必须采取可靠的夹紧措施，以确保操作过程的安全，防止工件在焊接过程中产生相对窜动。

（4）用于消除工件的形状偏差 之前“冲压—焊接”结构应用较广泛，但由于各种工艺因素的影响，经冲压成形的板壳类零件往往产生不同程度的形状偏差。为了消除这些不良影响，有效控制产品的装配质量（如装配间隙控制、工件圆度控制），在装配工序中利用一些专用夹具来弥补工件本身存在的质量偏差，降低废品率。

总之，在焊接结构的装配、焊接过程中，夹紧操作是十分重要的环节，它决定产品的质量，也涉及生产过程的安全。

2.对夹紧机构的基本要求

1）夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。

2）夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损坏零件表面质量。

3）夹紧件应具备一定的刚度和强度，夹紧作用力应是可调节的。

4）结构力求简单，便于制造和维修。

3.夹紧机构的组成

典型的夹紧装置一般由三部分组成，包括力源装置、中间传动机构和夹紧元件。力源装置（如图3-10中气缸）是产生夹紧作用力的装置，通常是指机动夹紧时所用的气压、液压、电动等动力装置；中间传动的机构（如图3-10中斜楔）起着传递或转变夹紧力的作用，工作时可以通过它改变夹紧作用力的方向和大小，并保证夹紧机构在自锁状态下安全可靠；夹紧元件（如图3-10中压板）是夹紧机构的最终执行元件，通过它和零件受压表面直接接触完成夹紧。一般手动夹具，主要由中间传动机构和夹紧元件组成。

4.夹紧机构的特点

选用夹紧机构的核心问题是如何正确施加夹紧力，即确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。

（1）夹紧力方向的确定 夹紧力的方向主要和零件定位基准的选择及零件所受外力的作用方向有关。夹紧力一般应垂直于主要定位基准，使这一表面与夹具定位件的接触面积最大，即接触点的单位压力相应减小，有利于减小零件因受夹紧力作用而产生的变形。夹紧力的方向应尽可能与零件的重力和所受外力的方向相同，使所需设计的夹紧力最小，因此主要定位基准的位置最好是水平的。

（2）夹紧力作用点的确定 作用点的位置主要考虑如何保证定位稳定和夹紧变形最小。作用点应位于零件的定位支承之上或几个支承所组成的定位平面内，以防止支承反力与夹紧力或支承反力与重力形成力偶造成零件的位移和偏转。作用点应安置在零件刚度最大的部位上，必要时，可将单点夹紧改为双点夹紧或适当增加夹紧接触面积。图3-11是夹紧力作用点布置方式的比较。

图3-10 夹紧装置组成示例

1—气缸 2—斜楔 3—辊子 4—压板 5—零件

图3-11 夹紧力作用点布置

a）不正确 b）正确

（3）夹紧力大小的确定 确定夹紧力的大小需考虑以下几方面因素：

1）当焊件在夹具上有翻转或回转动作时，夹紧力要足以克服重力和惯性力的影响，保持夹具夹紧焊件的牢固性。

2）需要在夹具上实现弹性反变形时，夹紧装置就应具有使零件获得预定反变形量所需的夹紧力。

3）夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的约束应力。由于焊接热引起的作用力很难精确计算，只能粗略估计，因此一般将估算的理论值提高1～2偌作为夹具的夹紧力。

4）夹紧力应能克服零件因备料、运输等造成的局部变形，以便顺利装配。

5.夹紧机构的分类

按动力原始力来源可分为手动和机动两大类。机动夹紧机构又分为气压夹紧、液压夹紧、气-液联合夹紧、电力夹紧等，此外还有用电磁和真空等作动力源的。

按夹紧装置位置变动情况分为便携式和固定式两类。前者多是能独立使用的手动夹紧器，其功能单一，结构简单轻便，用时可搬运到使用地点；后者安装在夹具体预定的位置上，而夹具体在车间的位置是固定的。

按夹紧机构分，有简单夹紧和组合夹紧两大类。简单夹紧装置将原始力转变为夹紧力的机构只有一个，按力的传递与转变方法不同又分为斜楔式、螺旋式、偏心式和杠杆式等夹紧装置；组合夹紧装置是由两个或更多个简单机构组合而成，按其组合方法不同又分成螺旋—杠杆式、螺旋—斜楔式、偏心—杠杆式、偏心—斜楔式、螺旋—斜楔—杠杆式等夹紧装置。

（1）手动夹紧机构 手动夹紧机构是以人力为动力源，通过手柄或脚踏板，靠人工操作用于装焊作业的机构。它的结构简单，具有自锁和扩力性能，但工作效率较低，劳动强度较大，一般在单件和小批量生产中应用较多。

手动夹紧机构主要有如下几类：

1）楔形夹紧器。楔形夹紧器是一种最基本、最简单的夹紧元件。工作时，主要通过斜面的移动所产生的压力夹紧工件。其结构如图3-12所示。楔形夹紧器的应用如图3-13所示。

为了保证安全稳定地工作，斜楔应能自锁，自锁条件是斜楔的升角α=10°～17°。设计时，考虑到斜楔与零件或夹具体之间接触不良的因素，为了安全，手动夹紧时α=6°～8°。当斜楔动力源由气压或液压提供时，可将斜楔升角α扩大至α=15°～30°，此时为非自锁式。

图3-12 斜楔夹紧器

图3-13 斜楔在焊接生产中用例

a）在装配中使用 b）控制焊接角变形时用

斜楔的夹紧行程可按下式确定：

h=stanα （3-1）

式中 h——斜楔夹紧行程，mm；

s——斜楔移动距离，mm。

适当加大斜楔升角和制成双斜面斜楔，可减小夹紧时斜楔的行程，提高生产率。

斜楔夹紧器结构简单，易于制造，既能独立使用又能与其他机构联合使用，但夹紧力不很大，效率低，手工操作费力；独立使用时零件较多，有些需要预先焊到工件上，用后还得铲掉。手动斜楔多在单件小批生产或在现场大型金属结构的装配和焊接中使用；与其他机构联合使用时，常用气压或液压作动力源。

2）螺旋夹紧器。螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，配合使用的有压块、手柄等零件，其结构如图3-14所示。使用时，通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。旋压时，若螺杆直接压紧工件，容易造成零件表面的压伤和产生位移，因此，通常是在螺杆的端部装有可以摆动的压块，既可使夹紧的零件不随螺旋拧动而转动，又不致压伤零件。图3-15是摆动压块的结构形式。图3-15a所示压块端面光滑，用来夹紧已加工表面；图3-15b所示压块端面带有齿纹，用于压紧表面比较粗糙的零件表面。压块与螺杆间采用螺纹或钢丝挡圈略微活动的连接方式。

图3-14 螺旋夹紧器

图3-15 摆动压块结构形式

螺旋夹紧器根据零件形状和工作情况的差异具有多种形式，生产中最常见的是弓形夹紧器，其结构如图3-16所示。螺纹形状与螺杆直径有关，一般直径在12mm以下采用管螺纹；超过12mm则采用梯形螺纹。螺母容易磨损，一般做得较厚，还可以设计成套筒螺母固定在主体上。

螺旋夹紧器夹紧动作缓慢（每转一圈前进一个螺距）、辅助时间长和工作效率不高，为了克服上述缺点，研制出了几种快速夹紧的结构形式。图3-17a是旋转式螺旋夹紧器，特点是夹紧机构的横臂可以绕转轴进行旋转，便于快速装卸焊件。图3-17b是铰接式螺旋夹紧器，特点是夹紧主体可以绕铰点旋转到夹具体下面，工件可顺利装卸，螺旋的行程可根据焊件的厚度和夹紧装置确定。图3-17c是快撤式螺旋夹紧器，螺母套筒1不直接固定在主体4上，而是以它外圆上的L形槽沿着主体上的定位销3来回移动。工件装入后推动手柄2使螺母套筒1连同螺栓5快速接近工件。转动手柄使定位销3进入螺母套筒的圆周槽内，螺母不能轴向移动，再旋转螺栓便可夹紧工件。卸下焊件时，只要稍松螺栓，再用手柄转动螺母套筒使销钉进入螺母套筒外圆的直槽位置，便可快速撤回螺栓，取出工件。

螺旋夹紧器结构简单，增力效果明显，自锁性能好，行程不受限制，用途广泛，既可单独使用，也可与其他机构联合作用。

图3-16 弓形夹紧器

3）偏心轮夹紧器。偏心轮是指绕一个与几何中心相对偏移一定距离的回转中心而旋转的零件。偏心夹紧器是由偏心轮或凸轮的自锁性能来实现夹紧作用的夹紧装置。

常见的偏心轮有圆偏心轮和曲线偏心轮两种。曲线偏心轮的外轮廓为一螺旋线，制造麻烦，很少采用；圆偏心轮应用较多，图3-18是其结构特性示意图。O₁是圆偏心的几何中心，R是圆半径；O是圆偏心轮的回转中心，R₀是最小回转半径；两中心的距离为e，即e=R-R₀。当圆偏心轮绕O点回转时，外圆上与零件接触的各点到O点的距离逐渐增加，增加的部分相当一个弧形楔，回转时依靠弧形楔夹紧在半径为R₀圆与零件被压表面之间，将零件夹紧。可见圆偏心轮工作表面的升角（即斜楔的斜角）是变化的，按图中位置在转动90°时升角最大，此时，偏心距为2e。要求偏心轮在任何位置都能自锁的条件是偏心距e＜0.05D。

图3-17 快速夹紧的螺旋夹紧器

a）旋转式 b）铰接式 c）快撤式

1—螺母套筒 2—手柄 3—定位销 4—主体 5—螺栓

图3-18 圆偏心轮工作特性图

图3-19 具有弹簧复位的偏心轮夹紧器

图3-19是具有弹簧自动复位装置的偏心轮夹紧器。图3-19a是钩形压头靠转动偏心轮夹紧作用固定工件，松脱时依靠弹簧使钩形压头离开工件复位。为便于装卸零件，钩形压头可制成转动结构形式。图3-19b是采用压板同时夹紧两个零件；松开时，压板被弹簧顶起，并可绕轴旋转卸下零件。

图3-20是专用于夹持圆柱表面和管子的偏心轮夹紧器。V形底座用来定位圆管件，转动卡板偏心轮时，即可使零件方便地夹紧和松开。

偏心轮夹紧器夹紧动作迅速（手柄转动一次即可夹紧零件），有一定自锁性，结构简单，应用较广，特别适用于尺寸偏差较小、夹紧力不大及很少振动情况下的成批生产。

4）杠杆夹紧器。杠杆夹紧器由三个点和两个臂组成，这是一种利用杠杆作用原理，使原始力转变为夹紧力的夹紧机构。杠杆夹紧器的夹紧动作迅速，而巨通过改变杠杆的支点和力点的位置，可起到增力的作用。图3-21为三种杠杆的夹紧作用示意图。第一类杠杆夹紧力F_K与外力Q不同向，即可改变力作用方向，夹紧力的大小决定于L/L₁的值；第二类杠杆夹紧力F_K总大于外力Q，即能增力，两力同向；第三类杠杆夹紧力，总小于外力Q，即不省力，但动作迅速，两力同向。单独使用的杠杆夹紧器多为手动，采用第一类、二类杠杆，以便省力。

图3-22是一个典型的杠杆夹紧器。当向左推动手柄时，间隙s增大，工件则被松开；当向右扳动手柄时，则工件夹紧。图3-23是偏心轮—杠杆夹紧器，其特点是经偏心轮扩力后再经杠杆扩力来实现夹紧的机构，动作迅速，但自锁可靠性不如螺旋—杠杆夹紧器。图3-24是螺旋—杠杆夹紧器，特点是夹紧力集中在三点，适用于多种管径的夹紧。

图3-20 偏心轮夹管器

图3-21 杠杆夹紧的三种类型

a）第一类杠杆 b）第二类杠杆 c）第三类杠杆

Q—外力 F_K—工件对杠杆反作用力，夹紧力与其等值反向

图3-22 杠杆夹紧器

图3-23 偏心轮—杠杆夹紧器

杠杆夹紧器自锁能力较差，受振动时易松开，所以常采用气压或液压作夹紧动力源或与其他夹紧元件组成复合夹紧机构，充分发挥杠杆夹紧器可增力、快速或改变力作用方向的特点。

5）铰链夹紧机构。铰链夹紧机构是用铰链把若干个杆件连接起来实现夹紧工件的机构。其结构与工件特点如图3-25所示，夹紧杆1是一根杠杆，一端与带压块的螺杆5连接以便压紧工件，另一端用铰链D与支座4连接；手柄杆2也是一根杠杆，用铰链A与支座4连接。夹紧杆1和手柄杆2通过连杆3用两个铰链C和B连接，包括支座在内共组成一个铰链四连杆机构。连接这些杆件的铰链A、B、C、D的轴线都相互平行，在夹紧和松开过程中，这几个杆件都在垂直铰链轴线的平面内运动。图中位置是工件正处在被夹紧状态，这时A、B、C要处在一条直线上（即“止点”位置），该直线要与螺杆5的轴线平行而巨都垂直于夹紧杆1。工件之所以能维持夹紧状态是靠工件弹性的反作用力来实现，该反作用力被手柄杆2对夹紧杆1的作用力所平衡。反作用力的大小决定螺杆5对工件压紧的程度，它通过调节螺母改变螺杆伸出长度来控制。在夹紧杆上设置一限位块E，是防止手柄杆越过该位置而导致夹紧杆1提升而松夹。用后退出时，只需把手柄往回扳动即可。

铰链夹紧机构的夹紧力小，自锁性能差，怕振动。但夹紧和松开的动作迅速，可退出巨不妨碍工件的装卸。因此，在大批量的薄壁结构焊接生产中广泛采用。(www.xing528.com)

（2）气动与液压夹紧器 气动夹紧器是以压缩空气为传力介质、推动气缸动作以实现夹紧作用的机构。液压夹紧器是以压力油为传力介质、推动液压缸动作以实现夹紧作用的机构，两者的结构和功能相似，主要是传力介质不同。

气压与液压传动系统的组成及其功能见表3-7。

图3-24 螺旋—杠杆夹紧器

图3-25 连杆式铰链快速夹紧装置

1—夹紧杆 2—手柄杆 3—连杆 4—支座（架） 5—螺杆

表3-7 气压与液压传动系统的组成及其功能元件

1）气动夹紧器。气动夹紧器具有夹紧动作迅速（3～4s完成），夹紧力稳定并可调节，结构简单、操作方便，不污染环境及有利于实现程序控制操作等特点。气压装置传动系统的组成包括气源、控制和执行三个部分。图3-26是气压装置传动系统的组成，气源部分的作用是提供压缩空气，控制部分是用来调整和稳定压缩空气的工作压力、并起安全保护作用，还可控制压缩空气对气缸的进气和排气方向。执行机构主要完成对焊件的夹紧工作。

图3-27是几种气动夹紧器的结构形式及应用示意图。图3-27a是气动杠杆夹紧器，特点是采用了固定式气缸形式，活塞杆单向推动杠杆，当气压卸除后夹紧杠杆可在水平面内转动，以便留出较大的装卸空间。图3-27b是一种气动斜楔夹紧器，当活塞杆2向上运动时顶起斜楔1，利用双斜面推动左右柱塞3压紧工件，此类夹紧器主要用于工件的定心和内夹紧。图3-27c是气动铰链杠杆夹紧器，其特点是采用了摆动式气缸，工作时活塞杆除做直线运动外，还要做弧形摆动。图3-27d是气动偏心轮—杠杆夹紧器，它可以通过偏心轮和杠杆的两级增力作用完成对零件的夹紧。

图3-26 气压装置传动系统示意图

1—电动机 2—空气压缩机 3—冷却器 4—储气罐 5—过滤器 6—分水滤气器 7—调压阀 8—压力表 9—油雾器 10—单向阀 11—配气阀 12—调速阀 13—气缸 14—压板 15—工件

图3-27 气动夹紧器应用示意

1—斜楔 2—活塞杆 3—柱塞

2）液压夹紧器。液压夹紧器的工作原理和工作方式与气压夹紧器相似，只是采用高压液体代替压缩空气。图3-28所示为液压夹紧器的传动系统。采用液压夹紧器夹紧需要一套专用的液压动力装置，而巨对系统密封要求高，制造成本也高，因此，此类装置不如气压装置应用广泛。

图3-29是一种安装在操作机上使用的液压撑圆器，适用于厚壁筒体的对接、矫形及撑圆装配。

（3）磁力夹紧器 磁力夹紧器是借助磁力吸引铁磁性材料的零件来实现夹紧的装置。按磁力的来源可分为永磁式和电磁式两种；按工作性质可分为固定式和移动式两种。

1）永磁式夹紧器。它是采用永久磁铁产生的磁力夹紧零件。此种夹紧器的夹紧力有限，用久以后磁力将逐渐减弱，一般用于夹紧力要求较小、不受冲击振动的场合，常用它作为定位元件使用。图3-30为永磁夹紧器的典型应用。

2）电磁式夹紧器。它是一个直流电磁铁，通电产生磁力，断电则磁力消失。图3-31是一种常用的电磁夹紧器，它的磁路由外壳1、铁心3和焊件7组成。线圈2置于外壳和铁心之间，下部用非铁磁性材料6绝缘，线圈从上部引出，经开关5接入插头8，手柄4供移动磁力装置时使用。电磁夹紧器具有装置体积小、吸力大（如自重12kg的电磁铁，吸力可达8kN）、动作速度快、便于控制巨无污染的特点。值得注意的是，使用电磁夹紧器时应防止因突然停电而可能造成的人身和设备事故。

图3-32是移动式电磁铁应用实例。图3-32a用两个磁铁并与螺旋夹紧器配合使用矫正变形的板料；图3-32b是利用电磁铁作为杠杆的支点将角铁与焊件压紧；图3-32c是依靠电磁铁对齐拼板的错边，并可代替定位焊；图3-32d是采用电磁铁作支点使板料接口对齐。

（4）真空及电动夹紧机构 真空夹紧机构是利用真空泵或以压缩空气为动力的喷嘴所射出的高速气流，使夹具内腔形成真空，借助大气压力将焊件压紧的装置。它适用于夹紧特薄的或有挠性的焊件，以及用其他方法夹紧容易引起变形或无法夹紧的焊件。在仪表、电器等小型器件的装焊作业中应用较多（见图3-33）。

图3-28 液压传动系统示意图

1—液压缸 2、9、12—过滤器 3—快换接头 4—溢流阀 5—高压软管 6—压力表 7—单向阀 8—柱塞泵 10—电磁换向阀 11—电动机 13—油箱

图3-29 液压撑圆器

1—心盘 2—连接板 3—推撑头 4—支撑杆 5—缓冲弹簧 6—支撑板 7—操作机伸缩臂 8—液压缸 9—导轨花盘

图3-30 永磁夹紧器的典型应用

图3-31 电磁夹紧器结构

1—外壳 2—线圈 3—铁心 4—手柄 5—开关 6—非铁磁性材料 7—焊件 8—插头

图3-32 移动式电磁铁应用实例

（5）专用夹具 专用夹具是指具有专一用途的焊接工装夹具装置，是针对某种产品装配与焊接的需要而专门制作的。专用夹具的组成基本上是根据被装配焊接零件的外形和几何尺寸，在夹具体上按照定位和夹紧的要求，安装了不同的定位器和夹紧机构。图3-34是箱形梁的装配夹具，夹具的底座1是箱表梁水平定位的基准面，下盖板放在底座上面，箱形梁的两块腹板用电磁夹紧器4吸附在立柱2的垂直定位基准面上，上盖板放在两腹板的上面，由液压夹紧器3的钩头形压板夹紧。箱形梁经定位焊后，由顶出液压缸5从下面把焊件往上部顶出。

图3-33 真空夹紧器

a）以真空泵为动力 b）以压缩空气为动力

图3-34 箱形梁装配夹具

1—底座 2—立柱 3—液压夹紧器 4—电磁夹紧器 5—液压缸

图3-35 筒体自动焊夹具

1—机架 2—筒体 3—调节螺母 4—支杆 5—卡环 6—活塞 7—下模体 8—上模体 9—水冷垫 10—承压板 11—肘杆 12—杠杆 13—双活塞气缸

图3-35为外箍式筒体自动焊气动夹具，专为焊接储气筒纵缝用。储气筒滚圆弯曲成形后套入夹具的内胎，胎内的气缸活塞6将上模体8和下模体7推开，对筒体进行撑圆。双活塞气缸13推动杠杆—肘节夹紧器（12、11）卡环5闭合，箍紧筒体使其和上下模体（8、7）紧贴，筒体定形后施焊。焊接完成后卡环5打开，上下模体收拢，工件即可取出。筒体自动焊机架坐落在焊车导轨上，自动夹具可沿导轨运动。

图3-36为门式大型平板拼接夹具，它由平台、龙门车、加压气缸等组成。

图3-36 门式焊接夹具

1—加压气缸 2—行走大车 3—加压架 4—长形气室 5—顶起柱塞 6—铜垫板 7—平台

图3-37为工宇梁装配用定位支架，其中图3-37a为定位与夹紧方案示意图。图3-37b为实际夹具的结构。因梁很长，在梁的长度方向每隔1～1.5m设置一个定位支架（图中示出其中两个）。每个支架上平面为安装基准，支承上、下翼板；按要求调整两个支承钉高度，以支承腹板兼定位；按梁高调整可移动支座的位置并固定，成为定位挡铁。液压缸的活塞杆从固定支座中间推出夹紧工件。

图3-37 工宇梁装配用定位支架

调整可移动支座位置和两个支承钉高度就可以装配不同规格的工宇梁。图3-38为装配高度较大的工宇梁（如桥梁结构的大跨度梁）用的龙门式装配夹具。定位与夹紧方案如图3-38a所示，实际夹具结构如图3-38b所示，采用更多垂直方向的液压夹紧机构，以保证在定位焊时尺寸精确。

图3-39为平板拼接单面焊双面成形的琴键式气动夹具。焊接时，软管3充气使琴键压板2压紧焊件（钢或铝件），焊后软管排气，压板由弹簧4复位。夹具因采用软管和琴键式压板，使工件压紧均匀，与背面衬垫板严密贴紧。这样焊件变形小，焊缝背面成形和保护良好。为便于焊后拱曲焊件退出，压板梁1由气（液）压缸9提升和锁紧。压板可分别单边压紧，便于装配。这类夹具适用于氩弧焊、等离子弧焊和CO₂气体保护焊。主要技术指标为：工作气压0.6MPa，单边压紧力2.4MPa，拼接板厚1～6mm，焊缝长度3000mm，压板梁顶升高30mm。

图3-40a为薄壁圆筒纵缝的装配与单面焊双面成形工艺用的琴键式气动夹具，其工作部分的断面结构如图3-40b所示。（工件未标出）筒体边缘用固定在梁5上的琴键式压板1压紧在带有衬垫3的托座2上。琴键上的压力由软管4传递。筒体边缘（对缝）的定位与压紧按下列顺序进行（见图3-40c）：转动偏心轴6，从衬垫3中伸出定位棒7，然后从右面把工件第一边推向支承，在软管中输入空气，把边缘压紧。接着退出定位棒7，然后把工件第二边推向已经压紧的第一边支承处，再压紧第二边。这样就可获得焊接接头沿衬垫轴线的精确定位。

图3-38 工宇梁装配的龙门定位架

图3-39 琴键式拼板夹具

1—压板梁 2—琴键压板 3—软管 4—弹簧 5—导向销 6—背面气体保护喷管 7—水冷 8—衬垫梁 9—气（液压）缸 10—底座

气钢瓶筒体卷圆后由于筒体有弹性而容易产生错边，使纵缝的组对比较麻烦。用图3-41所示气动的专用装配夹具，可以很快地把筒体定径、整圆、对中和定位焊。由V形块2支承筒体保证同心，利用气缸11的轴向力作动力源，通过杠杆10改变作用力的方向，经滑杆7推动顶盘4从两端向筒体夹紧。能把筒体定径、整圆和对中的关键在于顶盘4上开有环状V形沟槽，它限定了圆筒体的直径、装配间隙和端面与轴心垂直度。只要对筒体夹紧，组对即完成，可以进行定位焊。防护罩5的作用是防止飞溅损伤滑杆7。当筒体长度改变时，调整V形块2和支柱8的位置即可；当筒体直径改变时，需更换V形块2和顶盘4。

专用夹具专用性较强，可充分保证装配精度和焊接质量。由于焊接结构不仅品种多，而巨生产条件和生产批量都有较大区别，因此，专用夹具的品种、结构形式及繁简程度各异，要根据具体产品情况、生产条件去选用。

图3-40 薄壁容器体纵缝琴键式装配-焊接夹具

1—琴键式压板 2—托座 3—衬垫 4—软管 5—梁 6—偏心轴 7—定位棒

图3-41 气钢瓶筒体专用气动装配夹具

1—钢瓶筒体 2—V形块 3、9—滑链 4—顶盘 5—防护罩 6—盖 7—滑杆 8—支柱 10—杠杆 11—气缸 12—金属架

（6）柔性组合夹具 随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统要适应这种变化需具备较高的柔性。柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并成为机械制造业的主要发展方向。柔性夹具就是指能适应不同产品或同一产品不同型号和规格的一类夹具，主要采用组合夹具。可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。

组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件，按工件的加工要求组装而成。它可以拆卸、清洗，并可重新组装成新的夹具，平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5%～20%，其应用非常普遍，尤其适合于多品种、中小批量的生产。

组合夹具按照基本元件的连接方式不同，可分为两大系统：其一为槽系统，是指组合夹具的元件之间主要依靠槽来进行定位和紧固；其二为孔系统，是指组合夹具的元件之间主要依靠孔来进行定位和紧固。

组合夹具中按照元件的功用不同可以分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合成件以及辅助件等8类。

1）基础件。基础件是组合夹具的基本元件，通过它的作用把其他组件连成一个整体的夹具结构。圆形的基础件还可以起简单的分度作用。体积较大的（用于大型焊件）基础件，为了减轻自重、节约材料，多采用空心板焊结构，如图3-42a所示。

2）支承件。支承件是组合夹具的骨架元件，将定位件、合成件或导向件与基础件连接在一起。各种支承件还可作为不同形状和高度的支承平面或定位平面，或直接与零件接触成为定位元件，其结构形式如图3-42b所示。

3）定位件。定位件的主要作用是保证组合夹具各元件之间的定位精度、连接强度以及整个夹具的可靠性。同时，还可使零件保证正确的安装和定位。常用定位件如图3-42c所示。

4）压紧件。这是用于夹紧零件的组合元件，保证零件的正确定位，不产生位移，其结构形式如图3-42d所示。

5）紧固件。组合夹具中的紧固件，可用来紧固连接组合夹具的各种基本元件或直接紧固零件，一般采用细牙螺纹的螺栓结构，以增加紧固力和防止使用过程中发生松动现象，如图3-42e所示。

6）合成件。合成件是由若干个基本元件装配成的具有一定功能的部件，在组合夹具中可整体组装或拆卸，从而加快组装进度，简化夹具结构。图3-42f是合成件的结构形式。

图3-42 组合夹具的基本元件

a）基础件 b）支承件 c）定位件 d）压紧件 e）紧固件 f）合成件

组合夹具除上述6种基本元件或合成件外，还有键、销以及用于稳固夹具支架等的导向件和辅助件。另外，在组合夹具的两大系统中，每个系统又按被加工零件的需要分为大型、中型、小型三个类别。

图3-43是两种组合夹具的应用示例。图3-43a是一种弯管对接用组合夹具，使用时应保证弯管对接时其方位与空间形状的要求。图3-43b是轴头与法兰对接用组合夹具，使用时应保证轴头与法兰的对中要求。