工件在夹具中的夹紧
第三章-工件在夹具中的夹紧
2．液压夹紧
液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的 一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、 吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造 成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动 系统与普通气压系统类似。
3、气-液组合夹紧
气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用 特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理 如图所示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动增压器 活塞3左移，活塞杆4随之在增压缸2内左移。因活塞 杆4的作用面积小，使增压缸2和工作缸5内的油压得 到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。
削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，
产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。
2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W
由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这 需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P 和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩 擦阻力矩相平衡，即有平衡式：
升角：是工件上受压面与旋转半径的法线行 程的夹角。从几何关系可知，它是由转轴中心O点 和偏心几何中心C点，分别与夹紧点的连线所形成 的夹角。
P
max
e r
2）圆偏心夹紧的自锁条件
P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁
自锁条件 αmax ≤ 1 + 2
1-圆偏心轮与工件处的摩擦角。 2-圆偏心轮与转轴处的摩擦角。 tgαmax ≤ tg e/r ≤ , 取μ=0.1~0.15,
M / Q/ l
/
QL Q/ l
M M/
Q/ Q L l
N N
H1
H2 F1
F2
W
W
Q// H2 F2 W H1
第三章 工件在夹具中的夹紧
F1 F2
1 F 2
F ( L1 L2 ) 2 FR L
F 2 FR L ( L1 L2 )
2 K FR L F K ( L1 L2 )
3-3 夹紧机构设计
（1）斜楔夹紧机构
工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变 为夹紧力，从而夹紧工件。
1.根据加工简图，确定对工件夹紧的最不利的瞬时状 态。钻削力P使工件压向定位面，有利于工件夹紧，而钻 削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时， 产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。
2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W
由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这 需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P 和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩 擦阻力矩相平衡，即有平衡式：
N
N
H1
Q // H 2 F 2
W H1
Q // Q / cos
H2
F1 F2
Q//
F 2 W tg 2
H 2 H1 tg( 1 ) W tg( 1 )
W
W
Q / cos W tg ( 1 ) tg 2
1 acrtg artg0.15 8032 /
1/ acrtg(1.15tg1 ) 90 47 /
80 62 W 2024 .48 N 0 / 0 / 10.86 tg (2 56 9 47 ) W N 2 sin 2 D M 夹＝（N B N C WA ) 2 1 W D 2024 .48 0.18 0.1 1 ＝ 1 ＝ 1 0 2 sin 2 sin 45 2 ＝43.99 N m
第四章第5节工件的夹紧及夹紧装置 (2)概述
工件在夹具中的夹紧
工件在定位元件上定位后，必须采用一定的装 置将工件压紧夹牢，使其在加工过程中不会因受切
削力、惯性力或离心力等作用力而发生振动或位移，
从而保证加工质量和生产安全， 这种装置称为夹紧
装置。机械加工中所使用的夹具一般都必须有夹紧
装置，在大型工件上钻小孔时，可不单独设计夹紧
装置。
夹具的操作过程中，夹紧机构的操作占了 很大比重。 因此，一个夹具性能的优劣，除了从定位 性能方面加以评定外，还必须从夹紧机构 的性能进行考核。---夹紧是否可靠，操作是 否方便迅速等。 另一方面，一个夹具的复杂程度在很大程 度上取决于夹紧机构的复杂程度；从设计 难度上讲，夹紧机构的设计也往往要设计 人员花费较大的心血。
(2) 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。如下
图所示，将作用在壳体中部的单点改为在工件外缘处
的两点夹紧，工件的变形大大改善，夹紧也更可靠。
此项原则对刚性差的工件尤为重要。
三点夹紧 夹紧位置也靠 近工件的外缘， 此处工件 的 刚性也较好
(3) 夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。这可减小 切削力对夹紧点的力矩，从而减轻工件振动。图 3-32(a)中，若压板直径过小，则对滚齿时的防振 不利。图3-32(b)中工件形状特殊，加工面距夹紧 力FQ1作用点甚远，这时应增设辅助支承，并附加 夹紧力FQ2，以提高工件夹紧后的刚度。
一般来说，手动夹紧时不必算出夹紧力
的确切值，只有机动夹紧时，才进行夹紧力
计算，以便确定动力部件(如气缸、液压缸直
径等)的尺寸。
典型夹紧机构
夹紧机构是夹紧装置的重要组成部分，因为无论 采用何种动力源装置，都必须通过夹紧机构将原 始力转化为夹紧力。各类机床夹具应用的夹紧机 构多种多样，以下介绍几种常用夹紧机构的典型 结构、工作原理和应用范围。
第十二课 3-1夹紧装置
夹紧装置一般由三部分组成，即力源装置、中间递力 结构、夹紧元件。
夹紧元件
力源装置 中间递 （气动、液压、电动） 力装置
二、夹紧装置的组成——中间递力装置
夹紧元件
中间递 力装置
中间递力装置：人力或力源装 置产生的原始作用力转变为夹 紧作用力。
1、改变夹紧作用力的方向 左图：将气缸的水平作用力通过斜 楔、压板转变为垂直方向的夹紧力。
选用情况
0° ～ 45° 曲线的升程很小，通常不能快速趋近工件。 一般不采用
90° ～180°
前半段升程迅速增大，有利于快速趋近工 件； 后半段楔升角逐渐减小，曲线平缓， 有利于得到大 而稳定的有效夹紧力，且 自锁性良好。但在接近 180°时升程为零， 容易发生咬死。
常用
升程迅速增大，但后半部曲线楔升角较大， 适合于夹紧 不 利于有效夹紧，而且楔升角的变化值 方向尺寸误 45° ～ 135° 也大，工件厚度稍加变化，夹紧性能就有 差较大的工 较大差异，夹紧力和自 锁性的变化都较 件的夹紧。 大。
3．偏心夹紧机构
偏心轮一般有圆偏心轮和曲线偏心轮。
圆偏心轮有什么重要特性？ 圆偏心轮的重要特性是：直径为 D，偏心距为
e 的圆偏心轮工作表面上各点的升角是连续变化的 值，轮缘上最大楔升角αmax = arcsin（ 2e/D）。
3．偏心夹紧机构 圆偏心轮工件段的选择
圆偏心轮工作 曲线段的选择
曲线段特点
3．偏心夹紧机构 圆偏心轮的工作自锁应满足的条件：
偏心轮与工件间的摩擦系数常取μ1=0.1~0.15 ψ1——偏心轮与工件间的摩擦角。
圆偏心轮保证自锁的结构条件：
定心夹紧机构的自动定心原理是什么？
答：它是利用夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形，使工 件中心线或对称面不产生位 移，实现定心夹紧作用。它通 过中间递力机构，如螺旋、 斜楔、 杠杆等 使夹紧元件等速 移动，实现定心夹紧作用。
机床夹具04-工件夹紧
楔。
当偏心轮绕回转中心O2顺时针方向旋转时，相当于一个弧 形楔逐渐楔入“基圆盘”和工件之间，从而夹紧工件。所 以，偏心夹紧的自锁条件与斜楔夹紧应该是相同的。
图 4-36 偏心轮工作原理
• 偏心夹紧必须保证自锁条件，否则就不能应用。 • D/e值反映了偏心轮的偏心特性，它可用来表 示偏心轮工作的可靠性；此值大，自锁性能好， 但结构尺寸也大。 一般满足偏心轮D/e≥14～20的条件时，机构即 能自锁。
为克服单个螺 旋夹紧机构夹紧动 作慢、工件装卸费 时的缺点，常采用 各种快速接近、退 离工件的方法。 图4-32列出了常见 的几种快速螺旋夹 紧机构。
1-夹紧轴; 2、5-手柄; 3-摆动压块; 4-螺母; 6图 4-32 快速螺旋夹紧机构
2) 螺旋压板机构 夹紧机构中，螺旋压板的使用是非常普遍的。
小 结
• 1.机床夹具是由定位元件，夹紧装置，对刀 元件，夹具体部分组成， • 机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部 分进行设计， • 其中定位与夹紧两个环节是夹具设计的重点。
2006-2
44
• 2.定位就是确定工件在夹具种的正确位置，
是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件
定位面的接触来实现的。
结论：夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向
③主夹紧力最好与切削力、重力方向一致，使所需夹 紧力尽可能小。
Q
Q
夹紧力大小与夹紧力方向直接有关，在考虑夹紧 方向时，夹紧力越小越好。
结论：有利于减小夹紧力的大小 。
2 夹紧力作用点的选择
指在夹紧力作用方向已定的情况下，确定夹紧元件与 工件接触点的位置和接触点的数目。
• 偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种
夹具的定位夹紧与夹具设计
▪ 2.误差值的估算
▪ 一般夹县的制造精度，其误差值取该零 件尺寸公差值的1/3～1/5。
▪ 上述误差中，安装误差和对定误差都是 和夹具有关的误差，一般约占整个加工误 差的三分之一。
4.2工件在夹具上的定位
4.2.1 工件的安装
这里安装有两个含义即定位和夹紧。 定位：工件在机床上加工时，首先要把工件安放在机
定位基准面的变化而自动调整井与之相适应。如图 4-17所示。自位支承常用于毛坯表面、断续表面、 阶梯表面的定位以及有角度误差的平面定位。
(4)辅助支承 辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，
其高度是由工件确定的，因此它不起定位作用，但 辅助支承锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。 辅助支承的结构形式很多，图4-18是其中的3种。
而常按下面的步骤设计菱形销。
1)确定两销中心距尺寸及其公差 取工件上两孔中
心距的基本尺寸为两定位销中心距的基本尺寸，其公
差取工件孔中心距公差的1/5~1/3，即令：
Tlx=(1/5~1/3)Tlk。
2)确定圆柱销直径及其公差 取相应孔的最小直径 作为圆柱销直径的基本尺寸，其公差一般取g6或f7。
3)确定菱形销宽度、直径及其公差 首先按有关标 准(参考表4-3)选取菱形销的宽度b；然后按式(4-2)计算 出菱形销与其配合孔的最小间隙△2min；再计算菱形 销直径的基本尺寸；d2＝D2-△2min；最后按h6或h7选 取菱形销直径的公差。
表4-2 典型定位元件的定位分析(续）
表4-2 典型定位元件的定位分析（续）
表4-2 典型定位元件的定位分析（续）
3.完全定位和不完全定位
3.完全定位和不完全定位
3.完全定位和不完全定位
4.欠定位和过定位 (1)欠定位 根据工件加工面位置尺寸要求必须
工件定位与夹紧
第3章工件定位与夹紧一．简答题：3-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？定位：把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。
工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。
夹紧：把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。
3-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？3-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？欠定位：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。
欠定位是不允许的。
因为欠定位保证不了加工要求。
重复定位：工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。
当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。
但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。
3-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。
常需要设置辅助支承。
辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。
各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。
由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度3-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。
定位基准有粗基准和精基准之分。
零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。
在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。
3第三章工件在夹具中的夹紧
3、圆偏心夹紧的自锁条件 P点夹紧时能自锁，则可保证其余 各点均可自锁 自锁条件 αp ≤ Φ1＋Φ2 tanαp=2e/D≈αp 为安全起见取Φ1 =0 2e/D ≤Φ2≈μ2, 取μ2=0.1~0.15, D/e≥14～20自锁, D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮 的工作可靠性
(4) 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
(5) 波纹套定心夹紧机构
波纹套定心心轴 1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
(6) 液性塑料定心夹紧机构
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
六、 联动夹紧机构 单件多位（联动）夹紧机构 多件多位（联动）夹紧机构
4、有效工作区域：一般常选下面两种工作区域： 1) β=±30°～±45°，为P点左右，楔角变化 小，工作较稳定，α大自锁性能差； 2) β=－15°～75°，楔角变化大，工作不稳 定，但夹紧时α小，自锁性能好。
e
L
P
B1 A
C贮 C间
A1
ρ
α Q 1x
α α
Q P C 垫块
工件
B Q1
T
图 6 . 47 圆偏心轮的设计
应用：广泛用在手动夹紧中。
图a)减力增大行程
图b)改变力向
图c) 增力减小行程
图3.18
万能可调节压板
三、圆偏心夹紧机构
工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘 或轴作为夹紧元件 夹紧特点： • 结构简单，制造方便，夹紧迅速，操作灵活，行 程小，增力小，自锁能力差。适合夹紧力小、振 动小的场合。
五、 定心、对中夹紧机构
夹紧原理与典型的夹紧1
式中： Φ1、 Φ2－－材料的摩擦角。
2e max , D
p arcsin
2e / D≤μ(偏心轮与工件的摩擦系数) D/ e ≥2 / μ 一般μ=0.1～0.15
自锁条件：D/e≥14～20
D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作可靠性。
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
夹紧力的大小 对工件所施加的夹紧力，要适当。夹紧力过大，会引起工 件变形；夹紧力过小，易破坏定位。 进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统， 以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力 (重型工件要考虑 重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列出静 力平衡方程式，即可算出理论夹紧力。 为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际 夹紧力一般比理论计算值大2∼3倍。
W KW
0
W 式中： 0 ――理论计算的夹紧力； K ――安全系数，一般取 1.5～3.0 （粗加工时，K =2.5~3.0 ; 精加工时，K＝1.5～2.0）
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
夹紧机构
斜楔夹 紧机构 特点：夹紧力小，费 时→组合
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
螺旋夹紧装置
a.移动压板
b.转动压板
c.翻转压板
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
第二章 工件在夹具中的定位与工件的夹紧
第二章工件在夹具中的定位§2.1 概述1．定位的概念本门课研究的是专用夹具，定位就专门研究工件在专用夹具中的定位，而专用夹具加工的是一批工件，所以定位就专门研究一批工件在专用夹具中的定位。
由工艺课中所讲定位的概念来分析：定位：工件加工前，在机床或夹具中占据某一正确加工位置的过程。
↓工件加工前，在夹具中占据某一正确加工位置的过程。
↓指一批工件先后装到夹具中，都能占据一致正确加工位置的过程。
↓一致在坐标系中就是确定定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、“正确”加工位置的过程。
怎样才算“确定”、“正确”，是本章要讲的主要内容。
2．基准的概念⑴基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、线、面)。
⑵设计基准：在零件图上用以确定点、线、面位置的基准。
由产品设计人员确定。
⑶工序基准：工序图上用以确定被加工表面位置的基准。
查找：首先找到加工面，确定加工面位置的尺寸就是工序尺寸，其一端指向加工面，另一端指向工序基准。
见图2.1所示键槽为加工面，h、L 、为三个方向的工序尺寸，三个方向上的中心线为工序基准。
工序基准由工艺人员确定。
⑷定位基准：确定工件在夹具中位置的基准，即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。
当接触的工件上的点、线、面为回转面、对称面时，称回转面、对称面为定位基面，其回转面、对称面的中心线称定位基准。
定位基准由工艺人员确定，是工序图上标“”所示的基准（定位基准的标注形式见附表1）。
(5) 对刀基准：确定刀具相对夹具（工件）位置的夹具上的基准，一般选与工件定位基准重合的夹具定位元件上的要素为对刀基准。
3．工件尺寸精度获得的方法⑴试切法：试切→测量→调刀，反复进行，达到要求，工件单件加工时用。
⑵定尺寸刀具法：由刀具尺寸确定加工要素尺寸。
⑶调整法：事先调整好刀具与工件(夹具)的相对位置，在加工一批工件过程中，刀具位置不变。
本门课中涉及尺寸精度获得的方法一般视为调整法。
⑷自动控制法：通过自动控制机床、刀具的运动，达到尺寸精度的方法。
机床夹具设计第三节——工件的夹紧
二、夹紧力的确定
夹紧力的确定包括：作用点、方向、大小三要素 1. 作用点的选择 ● 应落在支承点上或支承面以内，避免工件翻转。 如图所示，夹紧力W的作用点可能会使工件翻转。 ● 应落在工件刚性大的部位。如图所示，镗连杆大 头孔时，W1加在杆身中间，会使两头上翘，镗孔 后，导致孔轴线与端面不垂直。 ● 应靠近加工面。如图2所示，镗连杆大头孔时， W2加在小头孔端，离加工面过远，导致工件夹紧 变形大或夹紧不可靠。
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2-32
三、 常见夹紧机构
1. 楔块夹紧机构
图2-39 楔块夹紧动画
楔块夹紧机构是利用斜面来夹紧工件的，它是夹具 的基本形式，其他一些机构实际上是由此派生出来 的。(图2-40a） 1 夹紧力的计算 （受力分析如图2-40b） ∑F（X）=0 Q=F1+Rx。。。（1） Q——外力； F1——工件与楔块之间的摩擦力； Rx——楔块与夹具体之间的摩擦力F2与夹具体反力N 的合力在水平方向的分力； F1=Wtgφ1 Rx=Wtg(α+φ2) 代入（1）式 得 Q=Wtgφ1+Wtg(α+φ2) 令φ1=φ2=φ 则tgφ1+tg(α+φ2)≈tg(α+2φ)
§2.6典型夹具
§ 2.6.1.1 钻床夹具（1） 钻床夹具也称钻模，用于钻床上孔 加工。钻模种类很多，常用的有： 一 固定式钻模（图2—55） 在使用过程中钻模板的位置固定不动 叫固定式钻模。这类钻模的加工精度 较高。
二 翻转式钻模
如图2-56所示一箱体类零件，底面需要钻孔，而 工件底面朝上无法安装，只能正面安装好以后翻 转过来再加工。工件与夹具总重不宜过大，一般 不超过10Kg，以减轻劳动强度。否则应配机动翻 转装置。 三 盖板式钻模 一些大、中型工件在钻孔时，由于工件的自重足 以克服切削力，工件不需要夹紧。只需将钻模板 固定在工件上。所以钻模板做成盖板式。 图2-57为盖板式钻模，钻模板以圆柱销2、削边 销6、支承板5在工件上定位。由于钻削力不会使 钻模板抬起，故无需夹紧。
第五章 机床夹具设计(2)夹紧
开口垫圈、铰链钩形压板
24
25
螺旋压板夹紧机构
26
27
螺旋压板夹紧机构
a.移动压板
b.转动压板
c.翻转压板
a) 支点在后 b) 支点中间 c) 支点在前
FJ = FQ / 2 FJ = FQ FJ = 2FQ
—效率低
—效率好
28
3. 偏心夹紧机构 夹紧元件—圆偏心轮、偏心轴 可以看作一缠绕在基圆盘上的弧形楔。
e ? tan f 1 R
m 1
32
特点：
优点： 结构简单、操作方便、夹紧动作迅速 缺点：自锁性能差、夹紧行程和增力比小
用途:
用于切削力小、振动小的场合；
不适合在粗加工中应用。
4.3.4 其他夹紧机构
1. 铰链夹紧机构
34
35
36
特点：
结构简单、摩擦损失小、增力比大、易于改变力的
作用方向。
4.3 机床夹具夹紧机构的设计
什么是夹紧机构？
将工件在夹具中夹紧、压牢的装置。
夹紧机构的组成
夹 紧 机 构
动力装置 中间递力机构 夹紧元件
图2－61 夹紧装置组成示例 1－气缸（动力装置）2－压板（夹紧机构） 1 3－弹簧销 4－偏心轮 5－调整螺钉
设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：
1）不破坏定位、有助于定位； 2）夹紧可靠（要有足够的夹紧力），夹紧变形小； 3）夹紧动作迅速，操作方便，安全省力； 4）手动夹紧机构要考虑自锁性和原动力的稳定性； 5）结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。
生移动，从而产生
夹紧力，推动工件
（或传力元件）移
动并将工件夹紧。
13
14
Fj
FQ
第十三课 夹紧力的计算
在切削分力方向上 设置止推定位元件。
二、夹紧力作用点的选择
1．夹紧力应落在支承元件上或落在几个支承 所形成的支承面内
2．夹紧力应落在工件刚性较好的部位上
3．夹紧力应靠近加工表面
增加附加夹紧力与辅助支承
夹紧力W1作用在工 件主要定位基准面上， 远离加工表面。
=14mm
=tan-1(0.12)
R=D/2; r=d/2 (μ=tanⱷ) =6.84°
螺杆底部与 工件间的摩 擦角ⱷ2
tanⱷ2 =μ =0.12
=2174.3N
2X(150/2)X((150/2) = 10.863Xtan(2.65°+6.84°)+2X14X0.12
举例1、 工件的夹紧装置如图 3-2 所示。若外力 Q=150N，L=150mm， D=40mm，d=10mm， L1=L2=100mm，α=30°，各处摩擦损耗按传递 效率η=0.95 计算，试计算夹紧力 J。
第三章 工件的夹紧
第二节 夹紧力
工件在夹具中的夹紧是通过夹紧 装置对其施加一定的夹紧力来实现的。 所以在设计夹具装置时，首先要考虑 如何施加夹紧力，然后再确定机构。
夹紧力具有三个要素：
夹紧力的作用方向 夹紧力的作用点 夹紧力的大小
一、夹紧力方向的确定
1．夹紧力应垂直于主要定位基准面
夹紧力作用方向
D——钻孔直径Φ26 f每转进给量=0.1
KP——修正系数
M=0.21*D2*f 0.8*KP
=0.21X26
2
0.8
X0.1
X1.028
=23.05N.m
材料灰铸铁：HB取200
KP=(HB/190)0.55 =1.028
工件夹紧的三要素
工件夹紧的三要素工件夹紧是加工过程中常用的一种固定工件的方法，它是指通过夹具等装置将工件牢固地固定在加工设备上，以确保加工过程中工件的位置和姿态保持稳定。
工件夹紧的三要素，即夹紧力、夹紧方式和夹紧位置，在工件夹紧中起着至关重要的作用。
一、夹紧力夹紧力是指夹具对工件施加的压力或力矩，它对保持工件的位置和姿态起着至关重要的作用。
夹紧力的大小直接影响到工件在加工过程中的稳定性和精度。
夹紧力过小会导致工件在加工过程中发生位移或变形，从而影响加工精度；夹紧力过大则容易引起工件变形或损坏。
因此，在确定夹紧力时，需要根据工件的材料、尺寸和加工要求等因素进行合理的选择和控制。
二、夹紧方式夹紧方式是指夹具对工件施加夹紧力的方式。
常见的夹紧方式包括机械夹紧、液压夹紧和气动夹紧等。
机械夹紧是通过机械装置，如螺纹、卡盘等实现对工件的夹紧；液压夹紧是利用液压系统的高压液体对夹具施加压力，从而实现对工件的夹紧；气动夹紧则是利用气动系统的气体对夹具施加压力，实现对工件的夹紧。
不同的夹紧方式适用于不同的工件和加工要求，选择合适的夹紧方式可以提高夹紧效果和加工精度。
三、夹紧位置夹紧位置是指夹具对工件施加夹紧力的作用点和作用面。
夹紧位置的选择与工件的形状、尺寸和加工方式等因素有关。
通常情况下，夹紧力应该施加在工件的刚性部位，以避免工件变形或损坏。
同时，夹紧位置的选择还应考虑到工件的加工要求，以确保加工过程中工件的稳定性和精度。
在实际应用中，常用的夹紧位置有中心夹紧、端面夹紧、侧面夹紧等。
工件夹紧的三要素是夹紧力、夹紧方式和夹紧位置。
合理选择和控制这三个要素，可以确保工件在加工过程中的稳定性和精度，提高加工效率和加工质量。
在实际应用中，需要根据工件的特点和加工要求，结合夹具的类型和性能，进行合理的夹紧设计和操作，以达到最佳的夹紧效果。
同时，还需要定期检查和维护夹具，确保其正常工作和长期稳定性。
只有这样，才能有效地保证工件的加工质量和生产效率。
第3章_工件在夹具中的定位与夹紧
4）圆偏心的夹紧行程
确定夹紧行程hPE需考虑如下因素： 夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及 磨损贮备量等
hPE≥T+Δ间+ Δ贮 偏心距e为 e = hPE / (cosγP - cosγE )
若取P点左右各45°圆弧作为工作段，则
e = hPE / (cos 45° - cos 135°) = hPE / 1.1414
1）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于3； 2）夹紧行程小,h/s =tanα，故 h 远小于 s ； 3）结构简单，但操作不方便。
主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
（2）偏心夹紧机构
常见的偏心轮—压板夹紧机构
1）圆偏心夹紧原理及其几何特性
偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处
以斜楔为研究对象，夹紧时 根据静力平衡原理，有
FQ = F1+ FRX F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α＋Φ2) FJ = FQ / [tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]
设Φ1 =Φ2 =Φ，当α≤10°，
可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα＋2Φ)
斜楔夹紧的特点：
△jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2
③ 工件进行回转加工
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
影响同轴度的基准 位移误差为：
△jw= O1Omax
= OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2
3）圆偏心夹紧的夹紧力
3）圆偏心夹紧的夹紧力
工装夹紧调整技巧
工装夹紧调整技巧工装夹紧调整，这事儿就像给调皮的小孩穿衣服，得有技巧。
咱先说这工装夹紧的重要性吧。
工装就像是战士上战场的盔甲，要是夹紧没弄好，就好比盔甲松松垮垮的，那在工作的时候肯定会出问题。
你想想，要是一个木工的夹具没夹紧木板，那锯出来的木板能直吗？肯定歪歪扭扭的，就像一个走路不稳的醉汉，这做出来的活儿肯定没法看。
那怎么调整夹紧呢？这就有讲究了。
你得先了解工装的结构，这就跟你要了解一个人的脾气秉性一样。
不同的工装结构不同，夹紧的方式和要点也不一样。
有的工装是用螺丝拧紧来夹紧的，这种就像给瓶子盖盖子，你得慢慢拧，拧得太松了不行，里面的东西会洒出来，对应到工装就是工件固定不住；拧得太紧了也不行，就像你把瓶子盖拧得太紧，下次再想打开就难了，工装可能就会被损坏，而且太紧了也可能会让工件变形呢。
还有一种工装是那种夹子式的夹紧。
这就像你用夹子夹文件一样。
你得看看夹子的弹性好不好，如果弹性不好，夹不住文件，那工装的夹子夹不住工件也是白搭。
你要调整夹子的角度和力度，这就需要你去试，就像你试鞋子合不合脚一样，试个几次你就知道什么样的力度和角度最适合这个工件了。
在调整夹紧的时候，一定要有耐心。
这可不是一件能急得来的事儿。
我曾经见过一个新手，他在调整工装夹紧的时候，就像热锅上的蚂蚁，急得不行。
他随便拧了几下螺丝，就觉得行了，结果工件在加工过程中差点飞出去，还好没伤到人。
这就告诉我们，调整工装夹紧得慢慢来，就像熬汤一样，小火慢炖才能出好味道。
另外，你还得根据工件的材料和形状来调整夹紧。
如果工件是软软的，像面团一样，那你夹紧的力度就得小一点，不然就会把工件夹变形，就像你用力捏面团，面团就不成形了。
要是工件是那种硬邦邦的，像石头一样，那你就得加大夹紧的力度，但是也不能太过了。
这就好比你抱一个大石头，你得抱紧了，但是要是使太大劲儿，自己可能会闪着腰。
工装夹紧调整不是一次性的事儿。
就像你保养自己的爱车一样，得时不时检查检查。
机床夹具夹紧形式
机床夹具夹紧形式机床夹具是用来夹紧工件的工具，在机械加工中担负着关键的作用。
不同的工件需要不同形式的夹紧方式，因此机床夹具的夹紧形式也是多种多样的，下面就一一介绍几种常见的夹紧形式。
一、机械夹紧机械夹紧是常见的一种夹紧方式，它的原理是利用螺纹、齿轮或卡簧等机械结构，将工件夹紧于机床夹具的夹紧面上。
其中齿轮夹紧是应用相对较多的一种，它通过旋转齿轮来驱动夹紧爪，达到夹紧工件的目的。
机械夹紧夹紧力大、稳定，适用于工件尺寸较大、加工难度高的情况。
二、液压夹紧液压夹紧是利用液压缸来实现的一种夹紧方式。
它的夹紧强度大，夹紧速度快，夹紧形式灵活，适用于大批量生产的情况。
液压夹紧的优点在于夹紧力矩大、稳定性好、可靠性高，能够满足高速加工的要求。
三、电磁夹紧电磁夹紧是利用电磁原理来实现的一种夹紧方式，通过电磁铁将工件夹紧在机床夹具上。
这种夹紧方式夹紧力小、夹紧速度快，适合于小零件的加工。
电磁夹紧的优点在于结构简单、维护方便、成本低廉，但由于夹紧力小，在加工大工件时需要特别注意。
四、气动夹紧气动夹紧是利用压缩空气来驱动气缸实现夹紧的方式。
这种夹紧方式夹紧速度快、夹紧力度大，广泛应用于汽车零部件和航空航天领域的生产加工。
气动夹紧的优点在于操作简单、效率高、冲击力小，但由于空气压缩过程中的能量损失和噪音较大，需要在使用过程中注意安全。
五、真空吸附夹紧真空吸附夹紧是利用真空吸附力将工件吸附于机床夹具表面的一种夹紧方式，通常用于精密电子零件、光学元件等的生产加工。
这种夹紧方式夹紧力均匀、不易变形、没有磨损，适用于形状复杂、材料脆弱的工件。
以上是常见的几种机床夹具夹紧形式，不同的夹紧方式各有优缺点，需要在具体应用中根据工件特点、生产环境、加工要求等多个方面进行综合考虑。
在实际使用中需要重视夹紧工具的选择和维护，为生产加工提供可靠的保障。
机床夹具夹紧力控制
机床夹具夹紧力控制机床夹具是机械加工行业中必不可少的工具之一，常见的夹具有卡盘夹具、万能夹具、辊床卡盘等等。
而夹具的夹紧力是非常重要的一个因素，不仅会直接关系到加工精度和质量，还会对机床的使用寿命产生影响。
因此，机床夹具夹紧力的控制成为了一个非常重要的话题。
一、机床夹具夹紧力的定义及作用夹紧力是指夹具对工件的力，是使工件与夹具牢固连接并保证工件在加工过程中不发生位移，从而保证加工精度和质量的重要因素。
夹紧力强度是一个影响加工质量的关键因素，过小的夹紧力会导致工件在加工过程中容易发生歪曲、晃动等问题，影响加工精度和质量；过大的夹紧力则会使加工件受到过大的压力和损坏。
二、机床夹具夹紧力的控制方法1.机械控制法机械控制法是通过机床夹具的结构设计和制造工艺来控制其夹紧力大小。
机床夹具的夹紧力大小与夹具的结构设计、材料选择、精度要求、制造工艺等因素有关系。
因此，通过合理设计和制造工艺控制机床夹具的夹紧力大小是一种常用的方法。
2.液压控制法液压控制法是利用机械夹具本身的液压系统控制夹紧力大小。
液压夹具的设计能够根据工件要求进行夹紧力的调节，不同的工件就可以对应不同的夹紧力，固定夹具的夹紧力可以根据需要进行调整。
这种夹紧力控制方式会消耗较多的能源和液压油，但是夹紧力控制精度较高，能够控制夹具的夹紧力大小，并更快速地做出相应调整。
3.电子控制法电子控制法是利用电子技术设计，通过传感器实时监测加工过程中夹具的夹紧力大小和工件的变形情况，自动对夹紧力进行控制和调节。
对于一些高精度的加工件，电子控制法的夹紧力控制方式是最为适宜的。
三、机床夹具夹紧力控制在实际应用中的重要性机床夹具夹紧力控制对加工件的精度和质量的保证非常重要，如果夹紧力控制不到位，就会影响工件的加工质量，并可能导致机床的使用寿命缩短。
夹具的夹紧力与工件的大小、形状和材料等有关系，因此，对夹具夹紧力的控制需要根据具体情况进行合理调节。
在实际应用中，正确地掌握机床夹具的夹紧力控制方法，对于提高加工质量和机床使用寿命具有非常积极的意义。
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采用分析计算法计算夹紧力时，实质上是解静力平衡的问 题：
首先以零件作受力体进行受力分析，受力分析时，一般只 考虑切削力和零件夹紧力；
然后建立静力平衡方程，求出理论夹紧力FL；
最后还要考虑到实际加工过程的动态不稳定性，需要将理 论夹紧力再乘上一个安全系数K，就得出零件加工所需要的 实际夹紧力Fj，即 Fj=KFL （K—安全系数）
第三节 工件在夹具中的加紧
1.夹紧装置的组成及要求
组 （1）动力装置 成 （2）中间传力机构
（3）夹紧元件 1）改变作用力的方向；
作 2）改变作用力的大小； 用 3）使夹紧实现自锁。
基 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳
本 2）夹紧力大小要适当；
牢
要 3）夹紧动作要迅速、可靠；
快
求 4）结构紧凑，易于制造与维修。
形成的支承面内 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
(３)夹紧力大小的确定原则
夹紧力的大小主要影响零件定位的可靠性、零件的夹紧变 形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性。因此，夹紧力的大小 应当适中。
（1）辅助(定位)夹紧力的大小一般以能保证零件可靠 定位即可。
（2）附加夹紧力应能保证零件局部刚性、避免加紧变 形为基本原则。
3 镗床夹具
（1）镗套的种类 1）单支承前引导 2）单支承后引导 3）前后双支承引导 4）双支承后引导
a) 适合于加工孔径大于60mm，长径比小于1的通孔。 b)和c) 主要用于盲孔或孔径小于60mm的通孔。
要求镗杆与机床主轴采用浮动联接，镗孔的精度完全出 夹具来保证，而不受机床精度的影响。用于加工长径比大 于1.5的长孔或同轴度要求较高的几个短孔。
（c）由于钻削力矩小，钻小 孔时夹具常不固定。
(2) 钻套
确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发 生偏斜。结构分为固定式、可换式、快换式和特殊。
1）固定式 钻套导向部分高度尺寸H越大刀具的导向性越好 钻模板较薄时采用有肩钻套。 孔径小、精度要求较高时，H取较大值。 于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当距离h。
（2） 镗套
分为固定式镗套和回转式镗套两类。
1）固定式： 外形尺寸较小，且位置精度较高。缺点是易于磨损，多 用于速度较低的场合。
2）回转式镗套
a）内滚式镗套 镗杆相对于导向滑套回转，并连同导向滑套一起相对于镗
套移动。镗套精度较好，但尺寸较大，因此多用于后导向。 b）外滚式镗套
镗刀杆与镗套间只有相对移动而无相对转动。镗套尺寸 较小，应用较多。镗速高。
（3）其它夹紧机构 1）螺旋压板夹紧机构
2）螺旋定心夹紧机构
3）联动夹紧机构
4）多件夹紧机构
（4构
2021/3/7
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1）偏心夹紧机构：偏心夹紧的实质还是斜楔的作用。
偏心夹紧斜楔角αx ：sinxDe/2si1n8(00x)
偏心轮的工作转角一般小于90o，常用工作段φx： 45o~135o：升角大，夹紧力较小，但夹紧行程大 90o~180o：升角由大到小，夹紧力增大，但夹紧行程小。
2 铣床夹具
切削力较大，断续切削，易振动，夹紧力要大和 较好的自锁性，受力元件要有足够的强度和刚性。
• 便于调整刀具，要设置对刀装置。对刀块和刀具 之间要放对刀塞尺，以避免刀具与对刀块直接接 触，而碰伤刀刃获对刀块。
• 采用导向键与机床工作台T形槽相配合来实现夹 具在机床上的定位，要使夹具上定位元件工作面 与铣削运动方向有一准确位置。
偏心夹紧机构自锁条件：
2）圆偏心夹紧的夹紧力
用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的 场合。
（5）夹紧动力装置
气动、液压、电磁、真空等 气—液压组合夹紧
第六节 典型机床夹具
1 钻床夹具 (1)钻夹具的特点
（a）钻床夹具用钻套引导钻 头，防止钻头偏斜，用钻模 板固定钻套，保证钻孔正确 位置；
（b）夹具放在工作台上，钻 孔时钻头回转和进给，夹具 和工件不动；
一般Φ1 =Φ2 =Φ =5～7°， 故当α＜10～14°时自锁， 一般取α=6～8°
以斜楔为研究对象，夹紧时 根据静力平衡原理，有
FQ = F1+ FRX F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α＋Φ2) FJ = FQ / [tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]
设Φ1 =Φ2 =Φ，当α≤10°，
2）可换式 3）快换式
用于工件的一次装夹中，顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或 攻螺纹等多个工步加工时，使用不同孔径的钻套来引导刀具。
4）特殊钻套（自行设计） (3) 钻模板及钻模
1) 固定式钻模板及固定式钻模 2) 铰链式钻模板及盖板式钻模 3) 回转式钻模板及回转式钻模
4) 悬挂式钻模板及滑柱式钻模
5) 翻转式钻模
可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα＋2Φ)
斜楔夹紧的特点：
1）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于3； 2）夹紧行程小,h/s =tanα，故 h 远小于 s ； 3）结构简单，但操作不方便。
主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
（2）螺旋夹紧机构
螺旋夹紧特点： 1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠； 2）扩力比约为80,远比斜楔夹紧力大； 3）夹紧行程不受限制； 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低
2.夹紧力的确定
必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点 (1)夹紧力方向的确定 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 保证定位准确、
可靠； 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小 尽量与切削力、 重力方向一致
3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小
(２)夹紧力作用点的确定
1）夹紧力应作用在刚度较好部位 2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件
一般取K=1.5～3，一般精加工k= 1.5～2，粗加工k = 2.5～3。
3.常用夹紧机构
（1）斜楔夹紧机构
夹紧力FQ去除，斜楔受到F1、
FRX作用，要能自锁，必须满 足下式 F1 ＞FRX
F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α－Φ2) tanΦ1 ＞ tan(α－Φ2) 即 Φ1 ＞ (α －Φ2) 或 α＜Φ1 ＋Φ2 自锁条件：压力角(斜楔升角) 小于摩擦角