工件的夹紧PPT演示课件
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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)
33
自锁条件分析：夹紧后的受力状态
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
一般Φ1 =Φ2 =Φ =5～7°， 故当α＜10～14°时自锁， 一般取α=6～8°
34
设计
要点
选取斜角α
楔块夹紧工件后应能自锁， α≤φ1 +φ2 为自锁条件
一般钢铁的摩擦系数为0.1~0.15， 取φ1 =φ2 = 5.7~8.5°， 故α≤11~17°
为了安全可靠，取α= 6~8°
30
3、基本夹紧机构
本节目的 1、知道常见的夹紧机构种类、工作原理； 2、知道基本夹紧机构的工作特性：增力比、 夹紧行程和自锁条件； 3、知道基本夹紧机构的设计要点，会进行 必要的设计计算； 4、知道各种夹紧机构的特点和应用场合。
31
斜楔夹 紧机构
自锁条件： α≤φ1+φ2
夹紧力 的大小
增力比：i FJ FQ
6
夹紧装置 的设计原则
工件不 移动原则
夹紧过程中，应不改变定 位后所占据的正确位置
工件不 变形原则
夹紧力的大小要适当，既要 保证夹紧可靠，又应使工件 产生加工精度不允许的变形
7
工件不 振动原则
对刚性差的工件，或进行 断续切削，提高支承零件 和夹紧零件的刚性，避免
工件和夹紧系统的振动
安全可 靠原则
• 增加辅助支承和辅助夹紧点
高支座镗孔
辅助夹紧
28
• 分散着力点
• • 利用对称变形
增加压紧件 接触面积
分散着力点
薄壁套的 夹紧变形及改善
29
采用浮动压块 和垫环减少 工件夹紧变形
• 其他措施
对于极薄特形工件，可采用冻结式夹具：将 工件定位于一随行的型腔里，然后浇灌低熔 点金属，待其固结后一起加工；加工完成后， 再加热熔解取出工件（低熔点金属的浇灌及 熔解分离，都是在生产线上进行的）
机动夹紧：α取大些（10°~14°）
不需自锁：α取30°
35
动画1 动画2
斜楔夹紧机构
动画3 36
又想增夹力持比特大点且自锁，又想夹紧行程大：双斜角斜楔： α大用于获得大行程，α小用于获得大夹紧力和自锁 注意：确保结夹构紧简时单处，于有α小增段力作用。 一般
扩力比 Q/F≈3
楔块夹紧行程小，增大行程会使 自锁性能变差
机械制造基础——第8章
1
本章目的
• 学会正确确定夹紧力的大小、方向、作 用点
• 知道常见夹紧机构的种类、特点、应用 场合与设计要点
2
本次课目的
• 能正确确定夹紧力的方向、作用点和大小 • 重点：方向、作用点的确定
3
1.夹紧装置的组成 和基本要求
工件定位后将其固定，使其 在加工过程中保持定位位置 不变的装置，称为夹紧装置
14
1）夹紧力应作用在刚度较好部位
15
2）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
16
夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件形成的支承面内
夹紧力作用点的选择
1－夹具体 2－工件 3－定位支承
17
夹紧力作用点的选择
1－夹具体 2－工件 3－定位支承
18
19
现场讨论
指出以下夹紧方案的不妥之处并提出改进意见
2、以上V形块为受力体进
WK
行受力分析
列出静力平衡方程式：
2Nsin（α/2） = WK 解方程，得
N
WK
2sin（
/
2）
N
N
代入式②，得
WK
Msin（ 2R
/ 2)
6400 sin45 2 0.1 20
1131 N
3、取安全系数2.5，得所需的夹紧力=2828N
27
减小夹紧变形的措施
9
1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面
10
2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小
11
3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小
12
13
夹紧力作用点的选择
夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触 的一小块面积
应落在支承元件上或几个支承元件所形 成的支承面内 应选在工件刚性较好的部位
应尽可能靠近被加工表面，以减少切削 力翻转力矩的影响，减少振动
20
21
22
23
24
夹紧力大小的确定
要足够防止加工时松动
使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压
机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论 夹紧力乘以安全系数K
粗加工取K＝2.5~3 精加工取K＝1.5~2
夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，
必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、
定位元件的结构和布置等多种因素
4
传力
夹紧装置的组成
机构
产生夹紧作用作力12的））装改改置变变作作用用力力的的方大向小；； 用 3）使夹紧实现自锁。
夹紧 元件
直接与工件接触完成 夹紧作用的元件
动力源 装置
5
夹紧 装置
的 组成
设计 夹具 应考 虑的 问题
夹紧力
大小、方向、作用点
传力方式 手动、液力、电力等
夹紧机构
增力、快速、机动等
操作不便，夹紧和松开均需敲击
25
已知：在φ40轴端钻孔φ10 ，vc=28m/min f=0.15mm/r，工件材料：45, （σb=600MPa）
• 1、计算钻孔扭矩 • M=6.4N•m=6400N•mm • 在M的作用下，工件有 转动的趋势 • 靠夹紧力产生的摩擦力矩 与之平衡 以工件为受力体进行分析
列出平衡方程式：
4FfR=M----① 4NμR=M----②26
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
源自文库FJ
FQ
tan1 tan（
2）
夹紧行程h = S tanα
32
斜楔受力分析
夹紧时的受力状态
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)
夹紧传力机构夹紧行程应 足够，操作方便、安全， 劳动强度低，生产效率高
经济实 用原则
夹紧装置的自动化和复杂 程度与生产纲领相适应， 有良好的工艺性和经济性
8
2、夹紧力的确定
夹紧力方向的确定
应指向各定位元件，尽可能垂直于主定位 基准，在工件刚度最大方向上将工件夹紧 有助于定位，不破坏其准确性和可靠性 应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小 应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、 提高生产效率
设Φ1 =Φ2 =Φ，当α≤10°，
可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα＋2Φ)
33
自锁条件分析：夹紧后的受力状态
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
一般Φ1 =Φ2 =Φ =5～7°， 故当α＜10～14°时自锁， 一般取α=6～8°
34
设计
要点
选取斜角α
楔块夹紧工件后应能自锁， α≤φ1 +φ2 为自锁条件
一般钢铁的摩擦系数为0.1~0.15， 取φ1 =φ2 = 5.7~8.5°， 故α≤11~17°
为了安全可靠，取α= 6~8°
30
3、基本夹紧机构
本节目的 1、知道常见的夹紧机构种类、工作原理； 2、知道基本夹紧机构的工作特性：增力比、 夹紧行程和自锁条件； 3、知道基本夹紧机构的设计要点，会进行 必要的设计计算； 4、知道各种夹紧机构的特点和应用场合。
31
斜楔夹 紧机构
自锁条件： α≤φ1+φ2
夹紧力 的大小
增力比：i FJ FQ
6
夹紧装置 的设计原则
工件不 移动原则
夹紧过程中，应不改变定 位后所占据的正确位置
工件不 变形原则
夹紧力的大小要适当，既要 保证夹紧可靠，又应使工件 产生加工精度不允许的变形
7
工件不 振动原则
对刚性差的工件，或进行 断续切削，提高支承零件 和夹紧零件的刚性，避免
工件和夹紧系统的振动
安全可 靠原则
• 增加辅助支承和辅助夹紧点
高支座镗孔
辅助夹紧
28
• 分散着力点
• • 利用对称变形
增加压紧件 接触面积
分散着力点
薄壁套的 夹紧变形及改善
29
采用浮动压块 和垫环减少 工件夹紧变形
• 其他措施
对于极薄特形工件，可采用冻结式夹具：将 工件定位于一随行的型腔里，然后浇灌低熔 点金属，待其固结后一起加工；加工完成后， 再加热熔解取出工件（低熔点金属的浇灌及 熔解分离，都是在生产线上进行的）
机动夹紧：α取大些（10°~14°）
不需自锁：α取30°
35
动画1 动画2
斜楔夹紧机构
动画3 36
又想增夹力持比特大点且自锁，又想夹紧行程大：双斜角斜楔： α大用于获得大行程，α小用于获得大夹紧力和自锁 注意：确保结夹构紧简时单处，于有α小增段力作用。 一般
扩力比 Q/F≈3
楔块夹紧行程小，增大行程会使 自锁性能变差
机械制造基础——第8章
1
本章目的
• 学会正确确定夹紧力的大小、方向、作 用点
• 知道常见夹紧机构的种类、特点、应用 场合与设计要点
2
本次课目的
• 能正确确定夹紧力的方向、作用点和大小 • 重点：方向、作用点的确定
3
1.夹紧装置的组成 和基本要求
工件定位后将其固定，使其 在加工过程中保持定位位置 不变的装置，称为夹紧装置
14
1）夹紧力应作用在刚度较好部位
15
2）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
16
夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件形成的支承面内
夹紧力作用点的选择
1－夹具体 2－工件 3－定位支承
17
夹紧力作用点的选择
1－夹具体 2－工件 3－定位支承
18
19
现场讨论
指出以下夹紧方案的不妥之处并提出改进意见
2、以上V形块为受力体进
WK
行受力分析
列出静力平衡方程式：
2Nsin（α/2） = WK 解方程，得
N
WK
2sin（
/
2）
N
N
代入式②，得
WK
Msin（ 2R
/ 2)
6400 sin45 2 0.1 20
1131 N
3、取安全系数2.5，得所需的夹紧力=2828N
27
减小夹紧变形的措施
9
1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面
10
2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小
11
3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小
12
13
夹紧力作用点的选择
夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触 的一小块面积
应落在支承元件上或几个支承元件所形 成的支承面内 应选在工件刚性较好的部位
应尽可能靠近被加工表面，以减少切削 力翻转力矩的影响，减少振动
20
21
22
23
24
夹紧力大小的确定
要足够防止加工时松动
使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压
机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论 夹紧力乘以安全系数K
粗加工取K＝2.5~3 精加工取K＝1.5~2
夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，
必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、
定位元件的结构和布置等多种因素
4
传力
夹紧装置的组成
机构
产生夹紧作用作力12的））装改改置变变作作用用力力的的方大向小；； 用 3）使夹紧实现自锁。
夹紧 元件
直接与工件接触完成 夹紧作用的元件
动力源 装置
5
夹紧 装置
的 组成
设计 夹具 应考 虑的 问题
夹紧力
大小、方向、作用点
传力方式 手动、液力、电力等
夹紧机构
增力、快速、机动等
操作不便，夹紧和松开均需敲击
25
已知：在φ40轴端钻孔φ10 ，vc=28m/min f=0.15mm/r，工件材料：45, （σb=600MPa）
• 1、计算钻孔扭矩 • M=6.4N•m=6400N•mm • 在M的作用下，工件有 转动的趋势 • 靠夹紧力产生的摩擦力矩 与之平衡 以工件为受力体进行分析
列出平衡方程式：
4FfR=M----① 4NμR=M----②26
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
源自文库FJ
FQ
tan1 tan（
2）
夹紧行程h = S tanα
32
斜楔受力分析
夹紧时的受力状态
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)
夹紧传力机构夹紧行程应 足够，操作方便、安全， 劳动强度低，生产效率高
经济实 用原则
夹紧装置的自动化和复杂 程度与生产纲领相适应， 有良好的工艺性和经济性
8
2、夹紧力的确定
夹紧力方向的确定
应指向各定位元件，尽可能垂直于主定位 基准，在工件刚度最大方向上将工件夹紧 有助于定位，不破坏其准确性和可靠性 应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小 应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、 提高生产效率