常用夹紧机构及各类机床夹具

6.3.3 常用夹紧机构
双升角斜楔机构：大升角迅速趋近工件 小升角夹紧工件、自锁
3 1 2
α1 α2
1-夹 具 体
b) 2-斜 楔
3-工 件
双升角斜楔滑块夹紧机构 1—夹具体 2—斜楔 3—工件
6.3.3 常用夹紧机构
斜楔夹紧机构
➢ 夹紧特点： 结构简单，有增力作用。 一般扩力比Q/F≈3。 具有自锁特性：自锁条件<1+2 楔块夹紧行程小，夹紧力小， 夹紧和松开均需敲击，直接应用不方便，用作增力机构，
常与机械、汽动、液压机构联动。 楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬58~62HRC
6.3.3 常用夹紧机构
螺旋夹紧机构
➢ 夹紧力——螺旋可视为绕在
圆柱体上的斜楔，因此可从斜楔公 式直接导出螺旋夹紧力计算公式：
Fj
d0 2
Fx L
tan(1)rtan2
式中 Fj ——沿螺旋轴向作用的夹紧力（N）
Fx ——作用在扳手上的力（N）
螺旋夹紧机构
螺旋夹紧机构示例
螺纹形状
6.3.3 常用夹紧机构
三角螺纹 60°
当量摩擦角计算公式
梯形螺纹 30°
矩形螺纹
' 1
1' tan 1(1.1t5an1) 1' tan 1(1.0t3an1)
当量摩擦半径计算公式
Ⅰ
Ⅱ
压块形状
r
r 0
2r 2R
r 2(R3 r3 ) 3(R2 r 2 )
L ——作用力的力臂（mm）
d0 ——螺纹中径（mm） α ——螺纹升角（°）
φ’1 ——螺纹副的当量摩擦角（°） φ2 ——螺杆（或螺母）端部与工件（或 压板）之间的当量摩擦角（°）
r’ ——螺杆（或螺母）端部与工件（或
压板）之间的当量摩擦半径（mm）
1-螺母 2-螺杆 3-工件
6.3.3 常用夹紧机构
其中： arcta2lnrtan1
1 arctarnl tan1
式中 l ——两铰链孔中心距 φ1——铰链轴承和滚子轴承摩擦角
➢ 特点——动作迅速，增力比大，并 易于改变力的作用方向；缺点是自锁 性能差。多用于机动夹紧机构中。
Fj ＝ kt ×Ts
力矩与夹紧力的关系实验（8mm系列组合夹具）
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 自锁条件——螺旋夹紧机构的自锁条件和斜楔夹紧机 构相同，即也可写为
α≤φ1＋φ2 螺旋夹紧机构的螺旋升角α很小（一般为2°～4°）， 故自锁性能好。
➢ 増力比——因为螺旋升角小于斜楔的楔角，螺旋夹紧 机构的扩力作用远大于斜楔夹紧机构。
增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。
6.3.3 常用夹紧机构
铰链夹紧机构
➢ 几种铰链夹紧机构
铰链夹紧机构示例
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 夹紧力——
Fj
tan(j
FS
)tan1
式中 Fj ，Fx——夹紧力，原始作用力
αj ——夹紧时臂的倾斜角
φ’ ——臂两端铰链处当量摩擦角
φ’1 ——滚子滚动当量摩擦角
பைடு நூலகம்
' 1
1
Ⅲ
β R
r R 1
tan( /2)
压紧螺钉端部的当量摩擦半径r1的值与螺杆头部（或压块）的结构有关
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 计算准确性——由于φ’1 与φ2数值在很大范围内变化， 要获得准确结果很困难。目前许多手册给出的数据大多以 摩擦系数μ＝0.1为依据的，这与实际情况出入较大。当需 要准确确定螺旋夹紧力时，需要采用实验方法。
ρ ——偏心转动中心到作用点之间的距离（mm）
α ——偏心轮楔角，参考式6-16（°）
φ1 ——轮周作用点处摩擦角（°） φ2 ——转轴处摩擦角（°）
➢ 自锁条件——根据斜楔自锁条件：α≤φ1＋φ2，忽略转轴处的摩擦，
并考虑最不利的情况，可得到：
e R
tan1
1
➢ 特点——结构简单，操作方便，动作迅速；缺点是自锁性能较差，
6.3.3 常用夹紧机构
斜楔夹紧机构
➢ 自锁条件——当工件夹紧并撤除原始力Fx后，夹紧机 构依靠摩擦力的作用，仍能保持对工件的夹紧状态的现 象称为自锁。
α≤φ1＋φ2
钢铁表面间的摩擦因数一般为ƒ=0.1～0.15，可知摩擦角φ1和φ2的值 为5.75°～8.5°。因此，斜楔夹紧机构满足自锁的条件是： α≤11.5°～17° 但为了保证自锁可靠，一般取α为10°～15°；手动夹具一般取为 6～8°。
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 増力比——是指在夹紧原始力Fx作用下，夹紧机构所 能产生的夹紧力Fj和Fx的比值。
Fj / Fx =1/(tanφ1＋tan (α+φ2))
• 若取φ1＝φ2＝6°，α＝10°带入上式i=2.6. • 可见，斜楔的增力比不是很大。由于原始力Fx不可
能很大，要增大夹紧力可以减少斜楔的升角。但升 角太小α会使斜楔夹紧的工作行程加大，从而增大夹 具的结构。
两种快撤机构（螺旋夹紧）
6.3.3 常用夹紧机构
偏心夹紧机构
➢ 几种偏心夹紧机构
偏心夹紧机构示例
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 楔角计算——可将偏心轮视为一楔角变化的斜楔，圆偏 心轮展开如图示
圆偏心轮展开
h =O1X-O1M=R- e cos γ α =tan(O2M/MX)
式中 α ——偏心轮的楔角（°） e ——偏心轮的偏心量（mm）
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 行程比——一般把斜楔的移动行程L与工作需要的夹紧行 程S的比值，称为行程比，它一定程度上反映了对某一工件 夹紧的夹紧机构的尺寸大小。
L/S＝1/tanα
楔角α越小，则产生的夹紧力Fj就越大，而要保证必要的 夹紧行程S，必须加大斜楔的移动行程L，致使结构不紧凑， 夹紧速度变慢。所以在选择楔角α时，必须同时兼顾增力比 和夹紧行程，不可顾此失彼。现场中可以采用“双楔角”的 斜楔
arctaRneesicnos
R ——偏心轮的半径（mm）
γ ——偏心轮作用点（X点）与起始 点（O点）之间圆弧所对应的圆心角（°）
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 夹紧力——
Fj tanF (S2L )tan1
式中 Fj ——夹紧力（N） FS ——作用在手柄上的原始力（N） L ——作用力的力臂（mm）
如一个M10的螺钉，手柄长度120mm, 其增力比约 为140。若原始作用力FX＝25N(2.5kg),则会产生 Fj=3500 N(350kg)的作用力。
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 螺旋夹紧特点——结构简单，易于制造，增力比大，自 锁性能好，在手动夹紧中应用广泛。缺点是动作较慢，为 提高作效率，可采用一些快撤装置。