15讲§3.4 联动夹紧机构§3.5定心夹紧机构3.4夹紧动力装置

c)
⑴定心夹紧机构： 定位和夹紧同时实现的夹紧机构。采用定心 夹紧机构可减少△dw。 ⑵工作原理： 利用“定位 — 夹紧”元件的等速移动或均匀 弹性变形来实现定心或对中。使工件误差或偏差相 对于其所定心或对中的位置，能均匀对称地分配在 工件的定位基准面上。 ⑶特点：①“定位—夹紧”元件合二为一； ②始终有：△db=0 ③主要用在要求定心和对中的场合
1、定心夹紧机构的工作原理
例 1 ：如图 3.3 3a)，工 件 以外圆定位加工内孔，保 证同轴度。若在套筒中动 配 合 定 位 ： △ jb=0， △db≠0，△dw=△db； 若 在三爪自动卡盘中定位， 因三爪等速向中心的移动， 使定位基准没有位移， △db=0，△dw=0。
b)
例 2 ：如图 3.33b)，在 工件上加工槽，保证对 工件中心面的对称度。 若采用固定双支承平面 定位：△ jb≠0，△db=0， △dw=△jb； 若 左 右 侧 面采用等速内、外移定 位元件，使定位基准为 中 心 面 ， △ jb=0， △dw=0。
(二)气缸结构和夹紧作用力的计 算

常用的气缸结构有两 种基本形式， 即：活塞式和薄膜式。
1、活塞式气缸


按气缸在工作过程中的运动情况，可分为： 固定式、摆动式、差动式、回转式等 按气缸进气情况，又可分为： 单向作用和双向作用。
如上图所示单向活塞式气缸结构 活塞式气缸所产生的作用力Q可按下式计算， Q＝A·p·η －P 式中 Q——活塞上作用力； A——活塞作用面积； d——活塞直径(即气缸内径)； p——工作压力； η ——传动效率，它是内运动部件的摩擦 损失和漏气损失等决定，通常取η ＝0.85； P——活塞压缩弹簧时所产生的阻力。
铣刀处于O1位置时的铣削力为：
支反力简化为R1、R2，摩擦因数取μ =0.3，则：
得：
取安全系数K=2.5，则：
最终，选用直径150mm的气缸，当气体压力 为 0.5MPa时，可以产生8584N的拉力。
复习题
3－1、设计夹紧装置时，与夹紧力作用点、方向 有关的准则是什么？ 3－2、斜楔夹紧机构有哪些特点？ 3－3、为什么螺栓夹紧机构可以增力和自锁？ 3－4、常用的快速螺栓夹紧机构都有哪几种？ 3－5、设计多件平行联动夹紧、多件连续夹紧的 要点是什么？ 3－6、定心夹紧机构的特点是什么？

双向作用活塞式气缸
对于双作用活塞式汽缸 双向作用气缸所产生的夹紧力与单 向作用相同，只是没有压缩弹簧时所产 生的阻力，即P＝0。 2 则计算作用力公式可写成下式 Q＝A·P·η =π·d ·P ·η /4 式中符号与单作用汽缸相同。
活塞式气缸的特点

其行程不受限制，可根据需要自行设计。 作用力不随行程长短而变化， 但气缸结构较庞大，制造成本高．且滑动 副问易漏气。
2、常见的定心夹紧机构：
1)按定位-夹紧元件等速移动原理来实现定 心对中夹紧
(1)
螺旋式定心夹紧机构
螺旋式定心夹紧机构 1、5－滑座；2、4－V形块钳口； 3－调节杆；6－双向螺杆
(2) 楔式定心夹紧机构
机动楔式夹爪自动定心机构 1夹爪；2本体；3弹簧卡圈；4拉杆；5工件
(3) 杠杆式 定心夹紧机构
⑴单件平行联动夹紧机构
图3.23单件同向联动夹紧机构
②单件对向联动夹紧机构
（３）单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
互垂力或斜交力联动夹紧机构
２、多件联动夹紧机构
（１）多件平行联动夹紧机构图3.26
每两个工件一
般就需要用一 浮动压块，工 件多于两个时， 浮动压块之间 还需要用浮动 件联接。 理论上 Wi=W/n







1.雾化器——由气源送来的压缩空气，先经雾化器，使雾 化器中的润滑油被吸上升雾化面随之进入传动系统，以便 利用油雾对传动系统中的运动部件进行充分润滑。 2. 减压阀——将气源送来的压缩空气压力，减至气动夹紧 装置所要求的工作压力(一般为0.4—0.6MPa)。 3.单向阀——主要起安全保护作用。防止气源供气中断或 压力突降而使夹紧机构松开。 4.分配阀——控制压缩空气对气缸的进气和排气。 5.调速阀——调节压缩空气进入气缸的流量，以控制活塞 的移动速度。 6.压力表——指示气缸中压缩空气的工作压力。 7.气缸——将压缩空气的工作压力转换为活塞的移动，由 此推动夹紧机构夹紧动作。 8. 气动系统的工作介质——空气，要进行过滤、冷凝和干 燥，去掉粉尘和水分，防止防止锈蚀元件或堵塞。因各组 成元件都已标准化、系列化利规格化，设计时可参阅有关 资料


手动机械增压装置按压油的过程可分为： 单级式和双级式； 按结构特点可分为： 杠杆式、螺旋式、偏心式和齿轮一齿 条式

3-5 夹紧装置设计实例
（一）工序加工要求：可采用粗、精双轴转盘铣床
（二）定位夹紧方案
（三）夹紧力计算及夹紧元件的确定：加工中切削
力是变化的，应按最不利的情况确定夹紧力
二、液动夹紧



液动夹紧所采用的油缸结构和工作原理基 本上与气动相同，只是工作介质不同。前者是用 液压油，后者是空气。 压力高(一般可达6MPa以上)，加上液体的 不可压缩性，因此当产生同样大小的作用力时， 油缸尺寸比气缸小得多，而且液动夹紧刚度比气 动夹紧刚度大得多，工作平稳，没有气动夹紧时 那种噪音，劳动条件好。 但液动不如气动应用广泛，主要原因是需 要单独为液压装置配置专门泵站，成本高，因此， 它大多应用在本身已具有液压传动系统装置的机 床设备上。
2
p1——活塞2所受的压强（MPa）；
d1—活塞2的直径。

由于D1＞＞d1，故p1 ＞＞p0，起到了增压的作用

活塞2上的作用力
D1 2 d 2 Q p1 · · η p 0 ( ）· · η 4 d1 4
2 2
d 2
这种装置的主要缺点是活塞杆的行程不能大。

气—液增压装置
气—液增压装置操作原理图
气—液增压夹紧

如图所示气一液增压夹紧工作原理

活塞1上受到的总压力为
P p0 ·
D1
4
2
p0—压缩空气的压强强p1 (略去弹簧力)为
p0 · D1 / 4 D1 2 P p1 p0 · ( ) 2 2 d1 d1 / 4 d1 / 4
2、薄膜式气缸
薄膜式气缸推杆上输出的作用力Q，可按下式 计算， 单作用时 Q=A·p·η －P (见书P103) 式中 Q——推杆上输出的作用力； d——薄膜的有效直径； d0——推杆支承板直径； p——气缸中的压缩空气工作压力； P———弹簧阻力。
薄膜式气缸的特点


优点： 结构简单．维修方便，没有密封问题。 缺点： 行程小，作用力随行程增大而减小。
图3-46(b) 夹紧与锁紧辅助支承联动机构
3-4 夹紧动力装置设计
一、气动夹紧

气动夹紧的动力源是压缩空气。一 般压缩空气由压缩空气站供应。经过管 路损失之后，通到夹紧装置中的压缩空 气为4—6个大气压。在设计计算时，通 常以4个大气压来计算、较为安全。
(一)气动传动系统的典型结构

由气源、气缸或气室、油雾器(雾化 器)、减压阀、单向阀、分配阀、调速阀、 压力表等元件组成。
用流体介质(如液性塑料〕代替浮动元件实现多件夹紧。
②多件连续夹紧机构
•这种夹紧方法的缺点是工件定位基准的位置误差逐个积累，最后 一个工件定位基准的位置误差为 δ位置=(n-1)T •因此这种夹紧方法适用于如图所示的顺着工件排列方向进行加工 ，这时基准位置误差与加尺寸方向成90°，并不会造成定位误差。 •对于连续夹紧机构，理论上Wi=W，但由于摩擦的影响，实际上各 工件所受到的夹紧力并不相等，距原始作用力越远．夹紧力越小， 故同时夹紧的工件数应有所限制。
杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；2滑套；3钩形 杠杆；4轴销；5夹爪
（4）偏心式对中 夹紧机构
2)按定位-夹紧元件均匀弹性变形 原理来实现定心夹紧
(1) 弹簧筒夹式定心夹紧机构
弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴

弹簧夹头的结构如下：
1-夹爪；2-簧瓣；3-导向部分
锥度对定心夹紧性能影响很大，一般外圆定心夹紧的弹簧夹 头，其锥角取为30°。与夹头配合的锥套锥角则为29°或 31°(视其锥角倾斜方向而定)。
对于弹簧涨胎，为了增加夹紧刚性和夹紧力，其锥角可取为 15°，此数位已接近斜面的自锁角，因此设计时必须设置松开 工件的机构。
（2）膜片卡盘
（3）蝶形簧片弹性心轴
(4) 波纹套定心夹紧机构
图3.38 波纹套定心心轴 1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
(5) 液性塑料定心夹紧机构 这种夹 具主要用 于工件以 内孔或外 圆定位并 要求达到 较高的定 心精度的 情况。
③对称式多件联动夹紧机构
④复合式多件联动夹紧机构
⑶与其它动作联动的夹紧机构
①先定位后夹紧的联动机构
3-46C
（２）夹紧与移动压板联动机构
③夹紧与辅助支承联动机构

如图为夹
紧与锁紧辅助 支承联动机构。 工件定位后， 辅功支承1在弹 簧的作用下与 工件接触，转 动螺母3推动压 板2，压板2在 压紧工件的同 时，通过锁销4 将辅助支承1锁 紧。
3－7、夹紧原理和结构改错(可直接 在图中改或文字叙述)
目录
下一节
气—液增压装置操作原理图 1-高压夹紧；2-低压预夹紧；3-松开 4-夹紧油缸；5-气—液增压装置
气—液增压装置应用实例
a b

c
四、手动机械增压装置




手动机械增压装置是以人力操纵机械液压机构而获 得高压油的一种增压装置，所以又称手动泵或手动增压器。 它和气。液增压装置相比，具有控制方式简单、制造 容易以及成本低的特点，同时在机床或夹具上安装和使用也 很方便。因此。这种增压装置不仅适用于成批生产，而且在 小批生产中也有推广价值。 对于加工时夹紧行程不大、切削时间较短的工件或需 要同时夹紧多个工件(或一个工件的几个夹紧位置)，使用这 种手动机械增压装置可以充分发挥它的优越性。 与一般手动夹紧机构相比，它大大缩短了夹紧和松开 的辅助时间，可有效地提高劳动生产率。
5 、定心夹紧机构
5、定心、对中夹紧机构


定心、对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机 构，其定位和夹紧这两种作用是在工件被夹紧 的过程中同时实现的，夹具上与工件定位基准 相接触的元件，既是定位元件，也是夹紧元件。 在机械加工中，很多加工表面是以其中心线 或对称平面作为工序基准的，因而也都用它们 为定位基淮。这时若采用定心对中夹紧机构装 夹加工，可以使定位误差为零。
气动夹紧的特点


主要优点： 1.夹紧力基本稳定 （ 这是因为气源压力可以 控制） 2.夹紧动作迅速 ，显著提高生产率。 3.操作省力 ．大大减轻劳动强度。 不足之处： 1.空气是可以压缩的，因此夹紧刚性差，一般 不适用于切削力很大的场合。 2.压缩空气的工作压力较小，同样的条件下， 气动夹紧的气缸直径将比液动夹紧的油缸直径 要大，因而结构较庞大。 3. 车间噪声大。
图3.39液性塑料定心夹紧机构 1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料； 4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
6、联动夹紧机构
联动夹紧机构：
利用一个原始作用力实现单件 或多件的多点、多向同时夹紧的机 构。
联动夹紧机构的主要形式
1 平行夹紧 2 对向夹紧和复合夹紧 3 依次连续夹紧
特点：
夹紧机构要具有足够的浮动环节