知識點技能(jìnéng)點了解夾緊裝置的組成和設計(shèjì)要求掌握夾緊力確定的基本原則夾緊裝置的組成和設計要求夾緊力確定的基本原則典型的夾緊機構精品資料

夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位后必須通過一定的機構產生夾緊力，把工件壓緊在定位元件上，使其保持準確的定位位置，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而產生位置變化和振動，夾緊力既不能太大，也不能太小，這種產生夾緊力的機構稱為夾緊裝置。夾緊機構在設計和使用過程中，既要保證加工質量(zhìliàng)，又要講究效率和經濟性，因此學習常用夾緊機構、夾緊機構的設計和選用是十分重要的。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)一、夾緊裝置的組成工件在定位元件上定位后，必須采用一定的裝置將工件壓緊夾牢，使其在加工過程中不會因受切削力、慣性力或離心力等作用而發(fā)生振動或位移，從而保證加工質量和生產安全，這種裝置稱為夾緊裝置。機械加工中所使用的夾具一般都必須有夾緊裝置，在大型工件上鉆小孔時，可不單獨設計(shèjì)夾緊裝置。夾緊裝置分為手動夾緊和機動夾緊兩大類。根據結構特點及功用，典型夾緊裝置由三部分組成，即力源裝置、中間遞力機構和夾緊元件。夾緊裝置的組成精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)組成力源裝置：它是產生夾緊作用力的裝置。傳力機構(jīgòu)：傳遞力的機構(jīgòu)，其作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大小；具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠。夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)圖3-4夾緊(jiājǐn)裝置的組成方框圖精品資料二、夾緊裝置(zhuāngzhì)設計的基本要求1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置；穩(wěn)2）夾緊力大小(dàxiǎo)要適當；牢3）夾緊動作要迅速、可靠；快4）結構緊湊，易于制造與維修?；疽?/p>

夾緊裝置設計和選擇的核心問題是夾緊力的大小、方向和作用點。第一節(jié)概述精品資料三、夾緊(jiājǐn)力三要素設計原則必須(bìxū)合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(1)夾緊力方向的確定1）主要夾緊力方向應垂直于主要定位面

(a)工序簡圖（b）錯誤（c）錯誤（d）正確圖3-5夾緊力應指向主要限位面第一節(jié)概述精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)結論(jiélùn)：主要夾緊力方向應盡量垂直主要定位面精品資料2）夾緊(jiājǐn)力的作用方向應使所需夾緊(jiājǐn)力最小第一節(jié)概述(ɡàishù)對于圖（a）中的情況，當F、FW、G三力同向且指向夾具體，這時夾緊力FW最小，F、G這些外力產生的摩擦力可以補償一部分為防止工件轉動所需的夾緊力，所以實際施加在工件上的夾緊力就很小。對于圖3-6（f）中的情況，當FW與F、G的方向相反時，FW=F+G這種夾緊方式，不僅所需的夾緊力較大，而且由于F和G的方向直接朝向夾緊機構，便有迫使夾緊機構松開的趨勢。精品資料2）夾緊(jiājǐn)力的作用方向應使所需夾緊(jiājǐn)力最小第一節(jié)概述(ɡàishù)結論：有利于減小夾緊力的大小

從這個示例中，也可看出，考慮重力G對工件的影響，則工件的主要定位基面不僅應該在水平面內，而且還應該便于由上向下裝夾工件。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)3）夾緊力的作用(zuòyòng)方向應使工件變形盡可能小結論：夾緊力的方向應是工件剛度較高的方向

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)1）夾緊力應作用(zuòyòng)在剛度較好部位

(２)夾緊力作用點的確定精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)2）夾緊力作用點應正對支承元件或位于(wèiyú)支承元件形成的支承面內

a)錯誤，b)正確

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)3）夾緊(jiājǐn)力作用點應盡可能靠近加工表面，以減少切削力翻轉力矩的影響，減少振動當作用點只能遠離加工面，可增設輔助支承

精品資料工件(gōngjiàn)的夾緊(3)夾緊力的大小對工件所施加的夾緊力，要適當。夾緊力過大，會引起工件變形；夾緊力過小，易破壞定位。進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化(jiǎnhuà)計算。根據工件在切削力、夾緊力(重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力。為安全起見，計算出的夾緊力應乘以安全系數K，故實際夾緊力一般比理論計算值大2～3倍。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)(3)夾緊力大小的確定①要足夠防止加工時松動②使工件受壓變形(biànxíng)小，剛性差的工件應均勻加壓③機動夾緊時應計算夾緊力的大小，以理論夾緊力乘以安全系數K粗加工取K＝2.5~3，精加工取K＝1.5~2夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須考慮工件的結構特點、加工工藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素。一般采用機動（氣動、液動）夾緊裝置時，需對夾緊力進行計算；而采用手動夾緊機構時，常根據經驗或類比法確定所需的夾緊力。精品資料常用的夾緊(jiājǐn)裝置第二節(jié)基本夾緊裝置

夾具中常用的夾緊裝置有楔塊、螺旋、偏心輪等，它們都是根據斜面夾緊原理夾緊工件。下面分別介紹各種夾緊裝置的結構、夾緊力的計算和它們的特性。一、斜楔夾緊裝置利用斜面直接或間接夾緊工件的機構稱為斜楔夾緊裝置。斜楔夾緊裝置主要(zhǔyào)用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。斜楔夾緊常與杠桿、壓板、螺旋等組合使用。工作原理：利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件。精品資料常用(chánɡyònɡ)的夾緊裝置斜楔夾緊機構1－斜楔2－工件(gōngjiàn)3－夾具體特點：1)結構簡單，有增力作用。一般增力比iF≈3。2)楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差3)操作不便，夾緊和松開均需敲擊4)楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬58~62HRC5)偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種

精品資料1.斜楔夾緊(jiājǐn)受力的計算FW—夾緊作用力；FQ—原始(yuánshǐ)作用力；α—斜楔升角；φ1—斜楔與工件間的摩擦角；φ2—斜楔與夾具體間的摩擦角精品資料楔塊夾緊(jiājǐn)裝置由靜力平衡(pínghéng)：F1+FRx=ＦＱ而F1=ＦＷtanφ1FRx=FWtan(α+φ2)∴FW=FQ/［tanφ1+tan(α+φ2)］精品資料楔塊夾緊(jiājǐn)裝置2.增力比iF：iF=FW/FQ=1/[tan(+2)+tan1]若1=2=0，i′F=1/tan，i′F—理想增力比。顯然由于摩擦(mócā)的存在，斜楔機構的實際增力比變小。3.行程比iS：is=h/s=tan=1/i′

Fh—夾緊行程；s—水平移動行程；對于需要自鎖的手動斜楔夾緊機構來講，增力比與行程比是一對相互矛盾的參數。精品資料楔塊夾緊(jiājǐn)裝置4.自鎖條件(tiáojiàn)：F1＞Frx，即tg＞tg(－)tg＞tg(－)

＜＋為自鎖條件一般、=6o∴=12o手動夾緊，一般取6o～8o精品資料螺旋夾緊(jiājǐn)機構二、螺旋(luóxuán)夾緊機構1.典型螺旋(luóxuán)夾緊機構

由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構稱為螺旋夾緊機構。螺旋夾緊裝置結構簡單，夾緊可靠，通用性大，自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程較大，目前在夾具中得到廣泛應用。工作原理：

螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉化而來的，相當于把楔塊繞在圓柱體上，轉動螺旋時即可夾緊工作。

1）結構簡單，自鎖性好，夾緊可靠；2）擴力比約為80,遠比斜楔夾緊力大；3）夾緊行程不受限制；4）夾緊動作慢，輔助時間長，效率低；5）應用場合:手動夾緊裝置常采用。螺旋夾緊特點精品資料螺旋(luóxuán)夾緊機構二、螺旋夾緊(jiājǐn)機構（1）單個螺旋夾緊(jiājǐn)機構單個螺旋夾緊機構

a)結構簡單，但易壓傷工件表面，易帶動工件旋轉；b)帶有擺動壓塊，克服了上述不足；c)球面帶肩螺母，可使工件受到均勻的夾緊力并避免螺桿彎曲。精品資料螺旋(luóxuán)夾緊機構擺動(bǎidòng)壓塊為了克服螺旋夾緊動作慢，效率低等缺點，于是出現了各種快速接近或迅速撤離工件的快速夾緊機構。（a）開口墊片開口墊片機構采用螺旋夾緊中廣泛使用的開口墊圈，螺母的外徑小于工件內孔直徑，只要稍微放松螺母，即可抽出墊圈，工件便可方便地從螺母中取出。實際夾緊中，螺母的軸向移動量可以控制得很小，以提高夾緊效率。精品資料螺旋夾緊(jiājǐn)機構螺旋槽如圖所示為栓槽式快速夾緊機構，推進螺桿1的夾緊螺旋槽前端設置有一段軸向快移導槽，用于松開狀態(tài)下螺桿的軸向快速移動。裝夾時，首先軸向推進螺桿1，當前端壓塊3頂住工件時，螺桿應走出直導槽，進入夾緊螺旋槽部分，然后轉動手柄2，夾緊工件并自鎖；松開時，把螺桿轉至直導槽處，即可迅速軸向拉回螺桿，達到(dádào)快速裝夾的目的?？焖俾菽溉鐖D（c）所示機構為快卸螺母，螺母孔內置有與螺紋孔軸線成一較小角度的光孔，其孔徑略大于螺紋的大徑，螺母斜著沿光孔套入螺桿，然后將螺母擺正，使螺母的螺紋與螺桿嚙合，再擰動螺母，便可夾緊工件。但螺母的螺紋部分被切去一部分，因此嚙合部分減小，夾緊力不能太大。（c）快速螺母（b）螺旋槽精品資料螺旋(luóxuán)夾緊機構（d）螺桿式螺桿式如圖(d)所示為快移式螺桿，它在工作中不方便(fāngbiàn)轉動。手柄4推動螺桿沿直槽方向快速接近工件，后將手柄5拉至圖示位置，再轉動手柄4帶動螺母旋轉，因手柄5的限制，螺母不能右移，致使螺桿帶著擺動壓塊往左移動，從而夾緊工件。松開時，只要反轉手柄4，稍微松開后，即可推開手柄5，為手柄4的快速右移讓出空間。精品資料螺旋夾緊(jiājǐn)裝置1）夾緊(jiājǐn)力計算受力分析在MQ—原始力矩=FQ*LM1—螺母阻止螺釘轉動的力矩

M1=d2/2FR1sin(α+φ1)=d2/2FWtan(α+φ1)M2—工件阻止螺釘轉動的力矩M2=F2r′=r′FWtanφ2精品資料螺旋夾緊(jiājǐn)裝置三個力矩作用下處于平衡：MQ－M1－M2＝0↓FW=FQL/［d2/2tan(α+φ1)+r′tanφ2］FW——夾緊力(N)；FQ——原始作用力(N)L——作用力臂(mm)；d2——螺紋中徑(mm)；α——螺紋升角(°)；φ1——螺紋處摩擦(mócā)角(°)φ2——螺釘端部摩擦(mócā)角(°)r——螺釘端部當量摩擦(mócā)半徑(mm)精品資料螺旋(luóxuán)夾緊機構2）結構特點具有斜楔的結構特點，而且螺紋升角α≤4°，自鎖性能更好，耐振；夾緊行程(xíngchéng)不受限制，但夾緊行程(xíngchéng)大時，操作時間長。3）應用：廣泛用在手動夾緊中

精品資料（2）螺旋壓板夾緊(jiājǐn)裝置圖a)減力增大行程(xíngchéng)圖b)改變力向圖c)增力減小行程(xíngchéng)精品資料螺旋夾緊(jiājǐn)裝置常用的螺旋(luóxuán)夾緊機構精品資料偏心夾緊(jiājǐn)機構三、偏心夾緊(jiājǐn)機構偏心夾緊機構是將楔塊包在圓盤上，旋轉圓盤使工件得以夾緊。偏心夾緊經常與壓板聯合使用。常用的偏心輪有圓偏心和曲線偏心。曲線偏心為阿基米德曲線或對數曲線，這兩種曲線的優(yōu)點是升角變化均勻或不變，可使工件夾緊穩(wěn)定可靠，但制造困難，故使用較少；圓偏心由于制造容易，因而使用較廣。下面介紹圓偏心夾緊機構。精品資料偏心夾緊(jiājǐn)裝置三、偏心夾緊(jiājǐn)裝置常見的偏心輪—壓板夾緊機構精品資料圓偏心夾緊(jiājǐn)機構1)圓偏心夾緊原理圓偏心夾緊原理見下圖（a），圓偏心輪直徑(zhíjìng)為D，幾何中心為Ol，回轉中心為O，偏心距為e，虛線圓為基圓，其直徑(zhíjìng)為D－2e，圓偏心就相當于繞在基圓盤上的楔塊。精品資料圓偏心(piānxīn)夾緊機構偏心輪順時針轉動時，楔塊楔進基圓盤和工件中間，使工件得以夾緊。若將偏心輪的工作部分弧展開，就可得到一個具有曲線(qūxiàn)斜邊的楔塊。從圖中看出，斜面上各點的斜率(即升角)是變化的，而在P點(展開圖為90°的點)附近變化較小。為使偏心輪工作穩(wěn)定可靠，常取P點左右夾角為30°～45°度的一段圓弧為工作部分，也就是弧APB為60°～90°。精品資料偏心夾緊(jiājǐn)裝置2）圓偏心夾緊(jiājǐn)的自鎖條件P點夾緊(jiājǐn)時能自鎖，則可保證其余各點均可自鎖自鎖條件αp≤Φ1＋Φ2tanαp=2e/D≈αp為安全起見取Φ1=02e/D≤Φ2≈μ2,取μ2=0.1~0.15,D/e≥14～20自鎖,D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作可靠性特點：

由于圓偏心夾緊時的夾緊力小，自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。精品資料偏心夾緊(jiājǐn)裝置精品資料，圓偏心夾緊(jiājǐn)裝置(2)圓偏心的自鎖條件圓偏心x點處升角αx為：在β=0°，即P點升角最大αp根據楔塊自鎖條件，為安全起見，可不考慮偏心輪孔與支承(zhīchénɡ)軸間的摩擦，于是可得到圓偏心的夾緊特性為：式中β是偏心距e從水平位置轉過的角度。(3)圓偏心夾緊行程圓偏心轉過角度β,其夾緊行程為：設計夾緊行程S時，考慮工件尺寸公差T，裝卸工件必要的間隙C間，夾緊機構的變形、磨損等行程儲備量為C貯,則

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圓偏心(piānxīn)夾緊裝置(4)圓偏心夾緊力計算圓偏心夾緊實際上是斜楔夾緊的一種變形，假設(jiǎshè)一升角為α的楔塊，根據楔塊夾緊力計算式(6.36)，有：(5)圓偏心夾緊的傳力系數

圓偏心最大升角αp＝8.13°,而螺旋升角為2°～4°,又因在一般情況下ρ＞r中，因此圓偏心夾緊的傳力系數遠小于螺旋夾緊的傳力系數。偏心輪的材料，一般可選用20鋼或20Cr鋼，工作表面滲碳淬火至HRC55～60，表面粗糙度值Ra為0.8μm。精品資料定心夾緊(jiājǐn)裝置6.3.2.4定心夾緊裝置在切削加工中，若工件是以中心線或對稱面為工序基準，為使C定＝0，可采用一種保證工件準確定心或對中的裝置，使工件的定位和夾緊過程同時完成，而定位元件與夾緊元件合二為一。這種裝置稱為(chēnɡwéi)定心夾緊裝置。(1)定心夾緊裝置的原理在定心夾緊裝置中，利用等速移動或均勻的彈性變形，使定位夾緊元件或工件定位基準的尺寸制造誤差均勻分布在工件定位面上，保證工件的中心或對稱位置不變。圖6.49為圓柱面定位的情況。圖(a)定位誤差C定＝O1O2＝TD＋Td＋Cmin，使圓柱面中心偏離圓孔中心。圖(b)是圓柱面在三爪卡盤中定心和夾緊的情況。圓柱面的制造誤差Td在三個爪上的分布是相同的，各為Td/2，使中心O位置不動。精品資料定心夾緊(jiājǐn)裝置(2)定心夾緊裝置的類型定心夾緊裝置種類很多，按其工作原理可分為兩大類。①定位夾緊元件等速移動的裝置。這類裝置中常見的幾種如圖6.50所示。圖6.50(a)左右螺旋定心夾緊裝置。圖6.50(b)斜楔定心夾緊裝置。此類定心夾緊裝置，由于制造誤差和組成元件間的間隙較大，故定心精度不高，約為0.2～0.16mm，但夾緊力和夾緊行程較大，所以常用于粗加工和半精加工。②定位夾緊元件均勻彈性變形的裝置當定心精度要求(yāoqiú)較高時，一般都利用這類定心夾緊裝置，其中常見的裝置如圖6.51所示。圖6.51(a)為用于裝夾工件以外圓柱面為定位基準的彈簧夾頭。圖6.51(b)為蝶型簧片式定心夾緊裝置。圖6.51(c)為液性塑料定心夾緊裝置。這是一種以液性塑料為介質傳遞作用力的高精度夾具。圖6.51(d)為鼓膜式定心夾緊裝置。精品資料機床(jīchuáng)夾具的基本要求和設計步驟6.4機床夾具的基本要求和設計步驟6.4.1對機床夾具的基本要求

對機床夾具的基本要求可總括為四個方面：①穩(wěn)定地保證工件的加工精度；②提高機械加工的勞動生產率；③結構簡單，有良好的結構工藝性和勞動條件；④應能降低工件的制造成本?？紤]上述四方面要求時，應在滿足加工要求的前提下，根據具體情況處理好生產率與勞動條件、生產率與經濟性的關系，解決主要矛盾(zhǔyàomáodùn)。應在設計過程中深入生產實際進行調查研究，廣泛征求操作者的意見，吸收國內外有關的先進經驗，在此基礎上擬出初步設計方案，經過討論，然后定出合理的方案進行具體設計。精品資料機床夾具的基本要求(yāoqiú)和設計步驟6.4.2夾具設計的工作步驟6.4.2.1研究原始資料，明確設計任務為明確設計任務，首先應分析研究工件的結構特點、材料、生產規(guī)模和本工序加工的技術要求以及(yǐjí)前后工序的聯系；然后了解加工所用設備、輔助工具中與設計夾具有關的技術性能和規(guī)格；了解工具車間的技術水平等。必要時還要了解同類工件的加工方法和所使用夾具的情況，作為設計的參考。6.4.2.2考慮和確定夾具的結構方案，繪制結構草圖確定夾具的結構方案時，主要解決如下問題：根據六點定位原理確定工件的定位方式，并設計相應的定位裝置；確定刀具的引導方法，并設計引導元件或對刀裝置；精品資料機床夾具的基本要求和設計(shèjì)步驟確定工件的夾緊方式和設計夾緊裝置；確定其它元件或裝置的結構型式，如定向鍵，分度裝置等；考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具體和總體結構。對夾具的總體結構，最好考慮幾個方案，畫出草圖，經過分析比較，從中選取較合理的方案。6.4.2.3繪制夾具總圖夾具總圖應遵循國家標準繪制，圖形大小的比例盡量取1:1，使所繪的夾具總圖有良好的直觀性，如工件過大時可用1:2或1:5的比例，過小時可用2:1的比例。總圖中的視圖應盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和構造，表示各種裝置或元件之間的位置關系等。主視圖應取操作者實際工作時的位置，以作為裝配夾具的依據(yījù)并供使用時參考。精品資料機床(jīchuáng)夾具的基本要求和設計步驟繪制總圖的順序是：先用雙點劃線(huáxiàn)繪出工件的輪廓外形，并顯示出加工余量；然后把工件視為透明體，按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導向、夾緊及其它元件或裝置的具體結構；最后繪制夾具體，形成一個夾具整體。6.4.2.4確定并標注有關尺寸和夾具技術要求在夾具總圖上應標注輪廓尺寸，必要的裝配、檢驗尺寸及其公差，制定主要元件、裝置間的相互位置精度要求等。當加工的技術要求較高時，應進行工序精度分析。6.4.2.5繪制夾具零件圖夾具中的非標準零件都必須繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸、公差或技術條件時，應注意使其滿足夾具總圖的要求。精品資料機床夾具的基本要求和設計(shèjì)步驟在夾具設計圖紙全部繪制完畢后，設計工作并不就此結束。因為(yīnwèi)所設計的夾具還有待于實踐的驗證，在試用后有時可能要對原設計作必要的修改。因此設計人員應關心夾具的制造和裝配過程，參與鑒定工作，并了解使用過程，以便發(fā)現問題及時加以改進，使之達到正確設計的要求。只有夾具制造出來了，使用合格后才能算完成設計任務。在實際工作中，上述設計程序并非一成不變，但設計程序在一定程度上反映了設計夾具所要考慮的問題和設計經驗，因此對于缺乏設計經驗的人員來說，遵循一定的方法、步驟進行設計是有益的。精品資料機床夾具(jiājù)的基本要求和設計步驟本章(běnzhānɡ)小結

機床夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、夾具體等部分組成，其中定位與夾緊兩個環(huán)節(jié)是夾具設計的重點。定位就是確定工件在夾具中的正確位置，是通過定位元件實現。工件有完全定位和不完全定位，過定位和欠定位。欠定位是不允許的，過定位有條件地采用。

由于基準不重合、定位副制造不準確等原因，定位過程中會產生誤差，定位誤差的計算要根據具體情況分析計算。夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中保持正確的定位位置的一種手段。夾緊一般在定位步驟之后，有時定位與夾緊是同時進行的，如定心夾緊機構。

機床夾具設計應根據具體設計任務，遵循夾具設計的基本要求和步驟進行設計。精品資料謝謝！本章結束精品資料夾具的組成精品資料六點定位原理精品資料六點定位原理精品資料六點定位原理精品資料定位元件精品資料定位元件精品資料定位元件精品