常用的夹紧机构(教育课件)
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自锁条件： F1≥FRx， 即：FWtgφ1 ≥ FWtg(α- φ2) 所以，α≤ φ1 + φ2 为自锁条件。
αmax =12º,一般取6º～8º。 气压或液压不需自锁，可稍 大些。
技术研究
6
（2）改变作用力方向
技术研究
7
（3）增力比计算
由夹紧力公式可知，夹紧力FJ(FW)与原始作 用力之比为扩力比，
受力分析: MQ—原始力矩; M1—螺母阻止螺钉转动的力矩; M2—工件阻止螺钉转动的力矩; 仨作用下处于平衡：
技术研究
螺纹的形成
12
MQ－M1－ M2＝0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFW
d2 2
FQ L
tan(a 1 ) r /
tan 2
FW——夹紧力(N)； FQ——原始作用力(N) L——作用力臂(mm)； d2——螺纹中径(mm)；
技术研究
18
图3.20
技术研究
19
技术研究
20
技术研究
目录 下一节
21
三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件。 优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。 缺点：夹紧行程和夹紧力均不大，机构不耐振，自锁可靠性差，一般
。 用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合
技术研究
22
圆偏心轮应用特性
相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间
技术研究
23
1、结构特点：
O1是几何中心；O是回转中心；R是几何半径； e 是偏心 量， e = R－R0 ； r 是回转半径(回转中心和切点的连线) ；R0是最小回转半径；回转角β 是 OO1连线与水平线的夹角， 两线重合时，β=0， 使r 增 大方向β为正，所以β在±90° 范围内。升角 α是r 的垂线和 受压面之间的夹角；圆周上 各接触点的升角不是常数。
夹紧行程S= e (1＋sinβ) 工作转角太大则操作费时且不安全，所以一般转
角φx ＜90 °。我们把工作转角范围内的那段轮 周称为圆偏心轮的工作段：
φx =45～135 °，该范围升角大，夹紧力较小， 但夹紧行程大；工作较稳定，但自锁性能差；
φx = 90～180 °，该范围升角由大到小，夹紧力 逐渐增大，自锁性能好，但夹紧行程小。
§2.2 常用的夹紧机构
在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、 螺旋、偏心、铰链机构以及由他们 组合而成的夹紧装置应用最为普遍
技术研究
1
一、斜楔夹紧机构
1－斜楔 2－工件 3－夹具体 锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用。斜楔一般用20号
钢渗碳淬火或45号钢淬火。
技术研究
2
技术研究
3
1、受力分析：
iF
FJ FQ
1
tan1 tan(
2 )
技术研究
8
（4）斜楔夹紧行程h小
h is s tan a
S受斜楔长度限制，要增 大夹紧行程h，须增大 斜角α。但α越大，自 锁性差。所以常采用 双斜楔结构。
技术研究
9
3、适用场合
由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制约， 在确定斜楔升角时，要兼顾三者的实际需要。单 一斜楔夹紧机构夹紧力小且操作不便，很少使用， 通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。
技术研究
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二、螺旋夹紧机构
本质：相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧 工件仍是楔紧作用。
结构简单，螺纹升角α ≤4°，夹紧可靠，耐振。 夹紧行程不受限制，但夹紧行程大时，操作时间 长。 缺点是夹紧动作较慢，机动夹紧较少用。
主要结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹 紧机构
技术研究
11
1、单个螺旋夹紧机构
FW即斜楔对工件的夹紧力 FJ
技术研究
4
直接采用斜楔时产生的夹紧力
⑴夹紧力Fw（ FJ）计算： FQ—作用在斜楔上的原始水平作用力； α—斜楔升角； φ 1、 φ 2：斜楔与夹具体之间的摩擦角
FJ
FQ
tan1 tan(2
)
技术研究
5
2、工作特点
（1）斜楔的自锁性。
在夹紧作用力去掉后，在纯 摩擦力作用下，仍能保持夹 紧的现象。
件尺寸的公差； △S4——行程贮备量(mm)，取=0.1～0.3。
技术研究
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2、螺栓压板夹紧机构
可根据杠杆原理改变力 臂关系，使操作省力、使 用方便。
常见的五种典型组合结构：
减力但增加压板行程的组 合结构
不增力但改变夹紧力方向 的组合结构
铰链压板机构，增力但减 小夹紧行程
钩形压板
自调节式压板
技术研究
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3、快速装卸机构
1）快卸垫圈螺母夹紧机构 2）快卸螺母结构 3）回转压板夹紧机构 4）快卸螺杆机构 5）直槽与螺旋槽相连的螺杆结构
技术研究
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2、夹紧行程
上图为圆偏心轮的结构及展开图。夹紧行程等于回转中心 到切点的距离与最小回转半径之差。圆偏心圆周上任一点 x的回转半径与Om的夹角φx称为转角。
当偏心轮与工件切点在m时，转角为0，夹紧行程为0；当 偏心轮与工件切点在n时，转角为180°，夹紧行程为2e；
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工作段
技术研究
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3、自锁条件
斜楔的自锁条件： α≤ φ1 + φ2 φ1 是圆偏心轮与工件间的摩擦角、 φ2是圆
偏心轮与转轴间的摩擦角（该摩擦力矩小 可忽略）
曲线楔的自锁条件:αmax ≤ φ1 近似公式：e /R≤tgφ1 ≤f 一般f =0.1～0.15,所以： R/ e ≥7～10
技术研究
27
FJ
rtan(
FQ L
2 ) tan1
4、夹紧力计算
圆偏心轮上各点升角不同，各点夹紧力也
不同。根据受力分析，偏心轮的夹紧力可
用下式估算：
FJ
rtan(
FQ L
2 ) tan1
小结：偏心夹紧机构操作方便，动作迅速，结构
简单，但自锁性差，夹紧力小，夹紧行程不大， 结构不耐振，适于切削平稳且切削力不大的场合， 常用于手动夹紧。
技术研究
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5、偏心轮的设计
① 选工作区：根据加工要求确定转角范围； ② 夹紧行程h确定： h= △S1+△S2+△S3+△S4 △S1——装卸工件所留空隙(mm)，取≥0.3； △S2—夹紧机构变形补偿量(mm)，取=0.05～0.15 △S3——夹紧尺寸误差补偿量(mm)，即为夹紧工
——螺纹升角(°)；
1——螺螺纹处摩擦角(°)
2——螺钉端部摩擦角(°)
r ——螺钉端部当量摩擦半径(mm)
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单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
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图示是常用的几种摆动压块， 光面用a)，毛面用b)
αmax =12º,一般取6º～8º。 气压或液压不需自锁，可稍 大些。
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（2）改变作用力方向
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（3）增力比计算
由夹紧力公式可知，夹紧力FJ(FW)与原始作 用力之比为扩力比，
受力分析: MQ—原始力矩; M1—螺母阻止螺钉转动的力矩; M2—工件阻止螺钉转动的力矩; 仨作用下处于平衡：
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螺纹的形成
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MQ－M1－ M2＝0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFW
d2 2
FQ L
tan(a 1 ) r /
tan 2
FW——夹紧力(N)； FQ——原始作用力(N) L——作用力臂(mm)； d2——螺纹中径(mm)；
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图3.20
技术研究
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三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件。 优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。 缺点：夹紧行程和夹紧力均不大，机构不耐振，自锁可靠性差，一般
。 用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合
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圆偏心轮应用特性
相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间
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1、结构特点：
O1是几何中心；O是回转中心；R是几何半径； e 是偏心 量， e = R－R0 ； r 是回转半径(回转中心和切点的连线) ；R0是最小回转半径；回转角β 是 OO1连线与水平线的夹角， 两线重合时，β=0， 使r 增 大方向β为正，所以β在±90° 范围内。升角 α是r 的垂线和 受压面之间的夹角；圆周上 各接触点的升角不是常数。
夹紧行程S= e (1＋sinβ) 工作转角太大则操作费时且不安全，所以一般转
角φx ＜90 °。我们把工作转角范围内的那段轮 周称为圆偏心轮的工作段：
φx =45～135 °，该范围升角大，夹紧力较小， 但夹紧行程大；工作较稳定，但自锁性能差；
φx = 90～180 °，该范围升角由大到小，夹紧力 逐渐增大，自锁性能好，但夹紧行程小。
§2.2 常用的夹紧机构
在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、 螺旋、偏心、铰链机构以及由他们 组合而成的夹紧装置应用最为普遍
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一、斜楔夹紧机构
1－斜楔 2－工件 3－夹具体 锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用。斜楔一般用20号
钢渗碳淬火或45号钢淬火。
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1、受力分析：
iF
FJ FQ
1
tan1 tan(
2 )
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（4）斜楔夹紧行程h小
h is s tan a
S受斜楔长度限制，要增 大夹紧行程h，须增大 斜角α。但α越大，自 锁性差。所以常采用 双斜楔结构。
技术研究
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3、适用场合
由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制约， 在确定斜楔升角时，要兼顾三者的实际需要。单 一斜楔夹紧机构夹紧力小且操作不便，很少使用， 通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。
技术研究
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二、螺旋夹紧机构
本质：相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧 工件仍是楔紧作用。
结构简单，螺纹升角α ≤4°，夹紧可靠，耐振。 夹紧行程不受限制，但夹紧行程大时，操作时间 长。 缺点是夹紧动作较慢，机动夹紧较少用。
主要结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹 紧机构
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1、单个螺旋夹紧机构
FW即斜楔对工件的夹紧力 FJ
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直接采用斜楔时产生的夹紧力
⑴夹紧力Fw（ FJ）计算： FQ—作用在斜楔上的原始水平作用力； α—斜楔升角； φ 1、 φ 2：斜楔与夹具体之间的摩擦角
FJ
FQ
tan1 tan(2
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2、工作特点
（1）斜楔的自锁性。
在夹紧作用力去掉后，在纯 摩擦力作用下，仍能保持夹 紧的现象。
件尺寸的公差； △S4——行程贮备量(mm)，取=0.1～0.3。
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2、螺栓压板夹紧机构
可根据杠杆原理改变力 臂关系，使操作省力、使 用方便。
常见的五种典型组合结构：
减力但增加压板行程的组 合结构
不增力但改变夹紧力方向 的组合结构
铰链压板机构，增力但减 小夹紧行程
钩形压板
自调节式压板
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3、快速装卸机构
1）快卸垫圈螺母夹紧机构 2）快卸螺母结构 3）回转压板夹紧机构 4）快卸螺杆机构 5）直槽与螺旋槽相连的螺杆结构
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2、夹紧行程
上图为圆偏心轮的结构及展开图。夹紧行程等于回转中心 到切点的距离与最小回转半径之差。圆偏心圆周上任一点 x的回转半径与Om的夹角φx称为转角。
当偏心轮与工件切点在m时，转角为0，夹紧行程为0；当 偏心轮与工件切点在n时，转角为180°，夹紧行程为2e；
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工作段
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3、自锁条件
斜楔的自锁条件： α≤ φ1 + φ2 φ1 是圆偏心轮与工件间的摩擦角、 φ2是圆
偏心轮与转轴间的摩擦角（该摩擦力矩小 可忽略）
曲线楔的自锁条件:αmax ≤ φ1 近似公式：e /R≤tgφ1 ≤f 一般f =0.1～0.15,所以： R/ e ≥7～10
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FJ
rtan(
FQ L
2 ) tan1
4、夹紧力计算
圆偏心轮上各点升角不同，各点夹紧力也
不同。根据受力分析，偏心轮的夹紧力可
用下式估算：
FJ
rtan(
FQ L
2 ) tan1
小结：偏心夹紧机构操作方便，动作迅速，结构
简单，但自锁性差，夹紧力小，夹紧行程不大， 结构不耐振，适于切削平稳且切削力不大的场合， 常用于手动夹紧。
技术研究
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5、偏心轮的设计
① 选工作区：根据加工要求确定转角范围； ② 夹紧行程h确定： h= △S1+△S2+△S3+△S4 △S1——装卸工件所留空隙(mm)，取≥0.3； △S2—夹紧机构变形补偿量(mm)，取=0.05～0.15 △S3——夹紧尺寸误差补偿量(mm)，即为夹紧工
——螺纹升角(°)；
1——螺螺纹处摩擦角(°)
2——螺钉端部摩擦角(°)
r ——螺钉端部当量摩擦半径(mm)
技术研究
13
单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
技术研究
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图示是常用的几种摆动压块， 光面用a)，毛面用b)