四种方案：解决单气缸驱动双工位夹具同时夹紧非等高工件

采用“一个气缸一个工位”的原则所设计的传统双工位夹具具有结构不紧凑等缺点。为此设计了一种单缸驱动双工位夹具（图2），基本原理为： 当换向阀处于左位时，压缩空气进入气缸无杆腔，使活塞向下运动，带动铰杆－杠杆增力机构发生角度－长度效应。

图2 固定式的铰杆－杠杆增力双工位气动夹具

方案一：铰接式气缸的双工位气动夹具

图3 铰接式气缸的双工位气动夹具

将固定式气缸变为铰接式气缸，工作原理为： 当换向阀处于图3左位时，压缩空气进入无杆气缸腔，推动活塞向下运动，由铰杆－杠杆组成的机构实现了力的二次增大。活塞向下运动，当左边工件被夹紧后，铰接式气缸发生摆动，带动活塞一同摆动，通过活塞与铰杆－杠杆的复合运动使右边工件被夹紧，从而实现同时夹紧不等高工件。待工件加工完毕后，换向阀切换至右位工作，压缩空气进入气缸有杆腔，活塞向上运动，使夹紧元件松开工件。

方案二：铰接式活塞杆的双工位气动夹具

图4 铰接式活塞杆的双工位气动夹具

利用铰接式活塞杆的方法实现双点浮动夹紧工件。活塞杆的质量小于气缸的质量，活塞杆摆动时的惯性低于气缸，噪声有所降低，但惯性冲击和噪声依然存在。图4的工作原理与图2相似，不同之处在于： 当左边工件被夹紧后，活塞杆发生摆动，利用铰杆－杠杆的复合运动实现右边工件的夹紧。活塞杆为单作用运动，一般采用外力松开工件，在图4中弹簧的弹性能恢复推动活塞向上运动，使夹紧元件松开工件。

方案三：浮动式滑块的双工位气动夹具

图5 浮动式滑块的双工位气动夹具

在活塞杆中放置浮动滑块构成双点浮动夹紧气动夹具。如图5所示，压缩空气进入无杆气缸腔，推动活塞向下运动，当左边工件被夹紧后浮动滑块向右移动，通过铰杆－杠杆之间的复合运动实现右边工件的夹紧。与图3和4相比： 系统的结构刚性有所提高，惯性冲击和噪声较少；同时浮动滑块与滑槽之间的摩擦较大，浮动滑块对制造和安装的要求较高。

方案四：浮动式滚轮的双工位气动夹具

图6 浮动式滚轮的双工位气动夹具

为改善摩擦采用高副滚轮代替低副滑块。其工作原理为： 在滑槽内放置一滚子，两边的铰杆铰接于滚子中心。如图 6所示，换向阀处于左位时，压缩空气进入无杆气缸腔推动活塞向下运动，当左边工件被夹紧后，浮动滚轮向右移动，通过铰杆－杠杆的复合运动实现右边工件的夹紧。工件加工完毕，换向阀切换至右位工作，压缩空气进入气缸有杆腔，活塞向上运动，夹紧元件松开工件。

结语

单气缸双工位的气动夹具最大的利用了机床的运动能力，工件的切削以及装夹时间重合，节能同时效率提高。针对不能夹紧非等高工件的特点也可以使用上述四种方案来解决，4种解决方法均是解决自由度不足的问题，通过增加一个自由度，从而实现双点浮动夹紧工件。