《機床夾具設計》教案課程名稱學習任務任務3.1認識夾緊機構教學時數2上課日期周次審批教學班級18機電授課教師2021.10.12學習項目描述任務3-1-1分組分析夾具（實物）夾緊機構類型、夾緊原理。任務3-1-2在圖3－1-1所示夾緊裝置工作過程實例，指出它是什么類型的夾緊機構，并說明夾緊工作過程。圖3-1-1夾緊裝置工作過程實例1、2-壓板；3-螺母；4-壓套；5-套筒；6、8-固定小軸；7-螺桿；9-轉動連板；10-拉桿學習目標1.能根據實物或圖紙指出常用夾緊機構的名稱。2.能指出常用夾緊機構各零件作用。3.能描述基本夾緊機構的特點及應用場合。4.能判斷斜楔夾緊機構的自鎖性。學生情況分析學習重點能描述基本夾緊機構的特點及應用場合。學習難點判斷夾緊機構的自鎖性。教學方法任務驅動場地與資源場地：機床夾具學習工作站資源：《機床夾具設計》學材，學生學習工作頁，課件，專用夾具及多媒體教學設備學習內容及教學組織流程§3.1認識基本夾緊機構§3.1.1任務導入與分析§3.1.2相關知識與案例學習夾緊機構作用夾緊機構設計原則夾緊機構組成與各部分作用常用夾緊機構§3.1.3項目實施§3.1.4小組展示與項目講評§3.1.5總結與拓展評價方法從課堂表現、課堂作業、課后作業等三個方面測評，課堂表現主要是回答問題、紀律等；課堂作業以小組合作方式完成，并進行展示、評價。課后作業由教師批改。課后記

§3制訂工件夾緊方案學習目標1.能確定夾緊動力來源。2.能確定夾緊力與作用點。3.能確定夾緊機構類型與結構。4.能根據《機械加工工藝手冊》等工具書，查出切削力或切削轉矩。5.能運用靜力平衡件估算夾緊力。6.能設計夾緊機構中主要受力零件。【工作情景描述】如圖3-1所示，鋼套零件在本工序中需鉆5mm的孔，工件材料為Q235A鋼，批量N=2000件。加工要求如下：1.φ5mm孔軸線到端面B的距離為20±0.1mm。2.φ5mm孔對20H7孔的對稱度為0.1mm。上個任務我們已經完成了定位方案的制定，本任務是設計鉆?5mm孔的鉆床夾具的夾緊方案學習活動3.1認識基本夾緊機構2學時學習活動3.2分析夾緊力2學時學習活動3.3制定夾緊方案2學時學習活動3.4交流、評價、總結2學時

§3.1認識夾緊機構§3.1.1任務導入與分析工件定位是工件在加工前在夾具中“確定”“正確”位置。在工件的加工中，會受到切削力等外力作用，那么如何保持這一正確位置呢？這就需要夾緊。【項目描述】在圖3－1-1所示夾緊裝置工作過程實例，指出它是什么類型的夾緊機構，并說明夾緊工作過程。圖3-1-1夾緊裝置工作過程實例1、2-壓板；3-螺母；4-壓套；5-套筒；6、8-固定小軸；7-螺桿；9-轉動連板；10-拉桿【項目分析】該任務涉及夾緊機構作用、組成、夾緊工作過程、夾緊機構類型等相關知識。§3.1.2相關知識與案例學習夾緊機構作用夾緊機構是夾具中把工件在壓緊、夾牢在定位元件上的裝置。播放視頻3.1-1加工中工件夾緊夾緊機構作用：把工件壓緊、夾牢在定位元件上，使其在外力的作用下不產生振動、位移。以保證工件加工質量和生產安全。保證工件在加工過程中的，保持已占據的正確定位位置。視頻3.1-2加工中工件夾緊不可靠是否所有的加工都需對工件進行夾緊？夾緊的目的是保證工件在加工過程中，在外力作用下不振動、不位移，保持已占據的正確定位位置。如果加工過程中由于某種原因可以保證工件在外力作用下不振動、不位移，那就不必對工件進行夾緊。（例如：在重型工件上鉆小孔）視頻3.1-3在重型工件上鉆小孔夾緊機構設計遵循原則1.不改變工件位置原則夾緊力作用到工件上后首先不能破壞工件定位所獲得的的正確位置（不能破壞工件的定位精度）；夾緊力大小應能保證工件在加工過程中不產生振動或位移。2.不產生超出加工精度允許變形原則。夾緊力大小應能保證工件在加工過程中不產生振動或位移的同時，又不能引起工件過大的變形響加工精度或壓傷工件表面。圖3-1-2采用軸向夾緊力可靠、安全、實用、經濟原則。可靠、安全：要求夾緊裝置要有足夠的夾緊行程，同時具有可靠的自鎖功能，即使在原始力去除后，仍能保持有效的夾緊狀態。實用、經濟：要求夾緊裝置的夾緊動作要迅速，操作要方便、省力，同時應便于制造、維修。（在設計過程中盡量采用標準化元件）夾緊機構組成與各部分作用l—氣缸；2—斜楔；3—滾子；4—壓板；5—工件圖3-1-5夾緊裝置的組成工作過程：首先氣缸產生推力推動斜楔向左運動，斜楔在斜面的作用下，將滾子向上頂，由于滾子和壓板相連，壓板通過杠桿原理帶動右邊壓頭向下運動，從而產生向下的夾緊力壓緊工件。氣缸：產生原始力的裝置，在夾緊機構中我們把這類裝置稱為力源裝置。常用的力源裝置分為手動、機動兩大類。手動裝置比較費時費力，因此實際生產中大多采用機動裝置，如氣動、電動、液壓、電磁、真空等力源裝置。斜楔、滾子：中間夾緊力的傳遞裝置。在夾緊機構中我們把這類裝置稱為中間遞力機構。它的作用是改變力的方向（變水平力為垂直力）；改變力的大小（斜楔具有增力作用）；實現自鎖功能（在原始力去除后，仍不松開工件，斜楔具有自鎖性）。壓板：直接與工件接觸的元件，夾緊力通過它直接作用在工件上，在夾緊機構中我們把這一部分稱為夾緊元件。夾緊裝置通常由力源裝置、中間傳力裝置、夾緊元件三部分組成。并不是一成不變的，需要根據工件的加工要求安裝方法和生產規模的條件來確定，但無論其具體組成是如何，都必須要滿足1.不改變工件位置；2.不產生超出加工精度允許變形；3.可靠、安全、實用、經濟。三個原則。四、常用夾緊機構1.斜楔夾緊機構。斜楔夾緊機構是夾緊機構中最基本的形式之一。斜楔機構主要用于機動夾緊，且工件精度較高，在夾緊力要求不大，產品數量不多的個別情況下使用。視頻3.1-4：斜楔夾緊機構圖3-1-5斜楔夾緊機構斜楔夾緊機構在撤除作用力后，如何保持工件不松懈？自鎖條件：自鎖條件為斜塊升角α小于楔塊與夾具體間的摩擦角φ1與楔塊與工件之間的摩擦角φ2之和。式3-1【例3.1－1】已知：楔塊與夾具體摩擦系數為μ1=0.1，楔塊與工件摩擦系數為μ2=0.15，楔塊升角α=8°，試問當夾緊力去除后，工件能自鎖嗎？思路：根據α<φ1+φ2，求出φ1，φ2后再與α比較。圖3-1-5B摩擦角解：摩擦系數μ與摩擦角φ的關系：φ1=arctan0.1=5.71°φ2=arctan0.15=8.53°φ1+φ2=5.71°+8.53°=14.24°α=8°φ1+φ2=14.24°∵α<φ1+φ2∴工件能自鎖。2.螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機構結構簡單，易于操作，增力比大，自鎖性能好，是手動夾緊中最廣泛的一種夾緊機構。視頻3.1-5：螺旋夾緊機構圖3-1-7螺旋壓板夾緊機構移動壓板一b)移動壓板二c)鉸鏈式壓板螺旋夾緊機構的缺點是動作慢。為提高其工作效率，常采用一些快速裝置。3.偏心夾緊機構。偏心夾緊機構是一種快速動作的夾緊機構，它的工作效率較高，在夾具設計中應用得比較廣泛。常用的偏心輪有兩種形式，即：園偏心和曲線偏心。偏心夾緊的優點是結構簡單，操作方便，動作迅速，缺點是自鎖性能較差，增力比較小，一般用于切削平穩且切削力不大的場合。視頻3.1-6：偏心輪夾緊機構圖3－1-9偏心夾緊機構偏心輪自鎖條件：式中：φ1－偏心輪與墊板之間摩擦角；φ2－轉動付中的摩擦角，很小可忽略。因此，則2e/D≤μ，一般=0.1～0.15。故自鎖條件為：D/e≥14～20【例3.1－2】如圖所示，偏心夾緊機構，材料摩擦系數為0.1，偏心輪直徑φ20mm,若偏心距0.8mm,問是否能滿足自鎖要求？圖3－1-10偏心夾緊機構思路：根據2e/D≤μ，求出2e/D后再與μ比較。解：2e/D≤2e/D=能自鎖。鉸鏈夾緊機構。鉸鏈夾緊機構是一種鉸鏈和杠桿組合的夾緊機構，這種機構具有動作迅速、結構簡單，擴力比較大，摩擦損失小，并易于改變力的作用方向的優點，因此應用也很廣泛。但是它的自鎖性差，一般不單獨使用，多用于機動夾緊機構中與氣動、液壓等夾具聯合使用。視頻3.1-7：鉸鏈夾緊機構定心夾緊機構它是一種同時實現對工件定心定位和夾緊的夾緊機構，即在夾緊過程中，能使工件相對于某一軸線或某一對稱面保持對稱性。定心夾緊機構中與工件接觸的元件既是定位元件又是夾緊元件，使工件的定位與夾緊過程同時完成。由于定位與夾緊動作同時進行，可以縮短輔助時間，提高勞動生產率。視頻3.1-8：定心夾緊機構§3.1.3項目實施由同學們分組討論完成，并展示在小黑板中。教師巡回指導。§3.1.4小組展示與項目講評展示在小黑板中，教師進行評價。【項目講評】屬于螺旋壓板夾緊裝置。2.轉動螺母，一頭通過螺