工件在夹具中的夹紧共20页
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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)
3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小可根据切削力和工件重力的大小、 方向和相互位置关系具体计算。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。
进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看做一 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
的原始夹紧行程增加的倍数等于夹紧力的增力倍
数，即夹紧行程增大多少倍，夹紧力就增加多少
倍。
0.017455 0.052408 0.087489
0.12278 0.15838 0.19438
0.23087 0.26795 0.30573
0.34433
2、选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适， 就能实现夹紧机构的自锁。
3. 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接 夹紧或与其他元件组合实现对工件的夹紧。常用的
图3-35是一种常见的偏心轮—压板夹紧机构。 当顺时针转动手柄使偏心轮绕轴转动时， 偏心轮的 圆柱面紧压在垫板上，由于垫板的反作用力，使偏 心轮上移，同时抬起压板右端，而左端下压夹紧工
图3-35 偏心轮—压板夹紧机构
斜楔夹紧机构受力分析
夹紧力 Fc 是由作用在斜楔上的外力 Fe,x 产生的。
工件对它的反作用力 Fr1 和由此引起的摩 擦力 Ff1 、夹具体对它的反作用力 Fr2 和 由此引起的摩擦力 Ff 2 。
夹紧时，存在如下关系 考虑X方向上的受力平衡
将上述参数代入上式，可得斜楔所产生的夹紧力
由上式得如下结论
图3-43 先定位后夹紧联动机构
图3-43 先定位后夹紧联动机构
(2) 夹紧与移动压板联动机构。 如图3-44所示，逆时针扳动手柄，先是拨销1拨 动压板2上的螺钉3，使压板左移到夹紧位置，继续 逆时针扳动手柄，偏心轮5顶起压板夹紧工件。松开 时，顺时针扳动手柄，偏心轮5的作用先松开工件， 继而拨销1拨动螺钉4
夹紧原理与典型的夹紧
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。
自锁条件 pmax12
式中： Φ1、 Φ2－－材料的摩擦角。
αp－－ P 点压力角
p arcs2D ienma,x
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
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(2)楔块的自锁条件 当原始力撤除后，楔块在摩擦力的作用下仍然不会松开工件
的现象称为自锁。楔块在力FR1、FR2作用下平衡，此时摩擦
力的方向与楔块松开的趋势相反，自锁的条件应该是： 1 2
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
特点： 1. 夹紧迅速方便； 2. 夹紧力、行程小；增力比不大，自锁性不稳定； 3. 用于切削力小、振动小及工件尺寸公差不大的场合。
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
夹紧力的方向 ③夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件 变形 。由于工件在不同方向上刚性不同，因此对工件在不同 方向施加夹紧力时所产生的变形也不同。
第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
2.偏心夹紧机构-夹紧特点 圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
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第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
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第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
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移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
机械学院
转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
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第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
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第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
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第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
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移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
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转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
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第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
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。
工件在夹具中的加工误差及夹具误差估算
在下图（a）所示工件上铣缺口，加工尺寸为 A和B。下图（b）所示为加工示意图，加工尺寸A 的工序基准是F面，定位基准是E面，两者不重合。 刀具相对于夹具的对刀尺寸C，在加工过程中是 不变的。由于一批工件中尺寸S的公差δS 使F面（工序基 准）的位置在一定 范围内变动，从而 使加工尺寸A产生 误差，这个误差就 是基准不重合误差。
基准不重合误差为：
B Amax Amin Smax Smin S
S是定位基准和工序基准间的距离尺寸，称为定 位尺寸。当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相 同时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差，即
B S
当工序基准的变动方向与加工尺寸方向不同，其 夹角为α时，基准不重合误差为：
B S cos
② 基准位移误差 当工序基准与定位基准相同时，由于定位副
的制造误差和最小间隙配合引起定位基准位置变 动，从而造成的加工误差，称为基准位移误差， 用ΔY表示。
如下图所示，工件以圆柱孔在芯轴上定位，在圆 柱面上铣键槽，加工尺寸为A和B。
加工尺寸A的定位基准和工序基准都是内孔
轴线，两者重合，基准不重合误差ΔB＝0。但由 于工件内孔和芯轴有制造误差和最小配合间隙，
一般来说，用试切法加工工件时，不会引起 定位误差，但是用调整法加工工件时，则会引起 定位误差。
（1）定位误差的产生原因
工件在夹具中定位时，造成定位误差的原因 有两个：基准不重合误差和基准位移误差。
① 基准不重合误差 基准不重合误差是指由于工件的工序基准和定位
基准不重合而造成的加工误差，用ΔB表示。
2．夹紧误差ΔJ
夹紧误差ΔJ是指工件在夹紧变形时产生的误差， 其大小是工件基准面至刀具调整面之间距离的最大 与最小尺寸之差。
它包括工件在夹紧力作用下的弹性变形、夹紧 时工件发生的位移量或偏转量、工件定位面与夹具 支承面之间的接触部分的变形等。当夹紧力方向、 作用点和大小合理时，夹紧误差近似为零。
工件在夹具中的定位与夹紧
1）选择不加工面为粗基准 2）合理分配加工余量的原则 3）便于工件装夹原则 4）同方向上粗基准不得重复使用
（3）精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）基准重合原则
设计(工序)与定位
2）基准统一原则
各工序的基准相同
3）互为基准原则
两表面位置精度高
4）自为基准原则
加工余量小而均匀
考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度， 再以相应定位点去限制。
(3)欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位， 在实际生产中是绝对不允许的。
工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合 理的。
过定位造成的后果： （1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差； （2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）
六点定位原理。
实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点， 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定
定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正 确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。
(2)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位， 允许少于六点的定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
(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
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)夹紧力大小的估算
夹紧力的大小根据切削力、工件重力的 大小、方向和相互位置关系具体计算，并 乘以安全系数K ，一般精加工K =1.5～2， 粗加工K = 2.5～3。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
（3）精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）基准重合原则
设计(工序)与定位
2）基准统一原则
各工序的基准相同
3）互为基准原则
两表面位置精度高
4）自为基准原则
加工余量小而均匀
考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度， 再以相应定位点去限制。
(3)欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位， 在实际生产中是绝对不允许的。
工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合 理的。
过定位造成的后果： （1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差； （2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）
六点定位原理。
实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点， 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定
定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正 确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。
(2)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位， 允许少于六点的定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
(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
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)夹紧力大小的估算
夹紧力的大小根据切削力、工件重力的 大小、方向和相互位置关系具体计算，并 乘以安全系数K ，一般精加工K =1.5～2， 粗加工K = 2.5～3。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
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
工件处于夹紧状态时，根据力的平衡、力矩的平衡可算得夹紧力：
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
间隙配合刚性心轴
夹紧力的方向
夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力 。 图:夹紧力的方向对夹紧力大小的影响
夹紧力的方向
动画
夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形 。由于工件在不同方向上刚性不同，因此对工件在不同方向施加夹紧力时所产生的变形也不同。
夹紧力的作用点
螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工件。 标准浮动压块 1--夹紧手柄；2--螺纹衬套；3--防转螺钉 4--夹具体；5--浮动压块；6--工件
螺旋夹紧装置
a.移动压板 b.转动压板 c.翻转压板
螺杆夹紧力计算
夹紧力的大小
式中： ――理论计算的夹紧力；
――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）
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
间隙配合刚性心轴
夹紧力的方向
夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力 。 图:夹紧力的方向对夹紧力大小的影响
夹紧力的方向
动画
夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形 。由于工件在不同方向上刚性不同，因此对工件在不同方向施加夹紧力时所产生的变形也不同。
夹紧力的作用点
螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工件。 标准浮动压块 1--夹紧手柄；2--螺纹衬套；3--防转螺钉 4--夹具体；5--浮动压块；6--工件
螺旋夹紧装置
a.移动压板 b.转动压板 c.翻转压板
螺杆夹紧力计算
夹紧力的大小
式中： ――理论计算的夹紧力；
――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）
机械制造技术基础-卢秉恒 答案 第四章
第二十页，共26页。
4-15分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点
3）钻床夹具——钻套高度要适中，过低导引性能差，过高 会增加磨损。钻套装在钻模板上后，与工件表面应有适当间 隙，以利于排屑，一般可取所钻孔径的0.3-1.5倍。钻套材 料一般为T10A或20钢，渗碳淬火后硬度为58-64HRC。 必要时可采取合金钢
欠定位——按工序的加工要求，工件应该限制自由度而未予限 制的定位。
过定位——工件的一个自由度被两个或两个以上的支撑点重 复限制的位。
第七页，共26页。
4-6组合定位分析的要点是什么？ （1）
答：（1）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的 几个定位面，该组合定位元件能限制工件的自由度总数等于 各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的自由度 数目之和，不会因组合后而发生数量上 的变化。
第八页，共26页。
4-6组合定位分析的要点是什么？ （2）
（2）组合定位中定位元件在单独定位某定位面时原来起 限制工件移动自由度的作用可能会转化成限制工件转动自 由度的作用，但一旦转化后，该定位元件就不能再起原来限 制工件移动自由度的作用了。
（3）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。
第九页，共26页。
4-7根据六点定位原理，分析题图4-72所示定位方案 中，各定位元件所限制的自由度 （1）
答：a.左顶点 x z 右顶点
yxy
b.左圆锥销
x
y
右圆锥销
z
xz
c.下两支撑板
侧支撑板
z xy
削边销
x
y
第十页，共26页。
4-7根据六点定位原理，分析题图4-72所示定位方案 中，各定位元件所限制的自由度 （2）
答：（1）定位元件——使工件在夹具中有准确的位置，起 到定位作用。
4-15分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点
3）钻床夹具——钻套高度要适中，过低导引性能差，过高 会增加磨损。钻套装在钻模板上后，与工件表面应有适当间 隙，以利于排屑，一般可取所钻孔径的0.3-1.5倍。钻套材 料一般为T10A或20钢，渗碳淬火后硬度为58-64HRC。 必要时可采取合金钢
欠定位——按工序的加工要求，工件应该限制自由度而未予限 制的定位。
过定位——工件的一个自由度被两个或两个以上的支撑点重 复限制的位。
第七页，共26页。
4-6组合定位分析的要点是什么？ （1）
答：（1）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的 几个定位面，该组合定位元件能限制工件的自由度总数等于 各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的自由度 数目之和，不会因组合后而发生数量上 的变化。
第八页，共26页。
4-6组合定位分析的要点是什么？ （2）
（2）组合定位中定位元件在单独定位某定位面时原来起 限制工件移动自由度的作用可能会转化成限制工件转动自 由度的作用，但一旦转化后，该定位元件就不能再起原来限 制工件移动自由度的作用了。
（3）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。
第九页，共26页。
4-7根据六点定位原理，分析题图4-72所示定位方案 中，各定位元件所限制的自由度 （1）
答：a.左顶点 x z 右顶点
yxy
b.左圆锥销
x
y
右圆锥销
z
xz
c.下两支撑板
侧支撑板
z xy
削边销
x
y
第十页，共26页。
4-7根据六点定位原理，分析题图4-72所示定位方案 中，各定位元件所限制的自由度 （2）
答：（1）定位元件——使工件在夹具中有准确的位置，起 到定位作用。
§4.2 工件在夹具中的定位
标准化，斜面夹角
有60°90°120°。 长V形块定位限制工
件四个自由度：短V
形块定位限制工件 二个自由度。
机械工程学院
机械制造技术——第四章 机床夹具原理与设计 §4.2 工件在夹具中的定位
定位套筒
结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，
还易使工件偏斜，因而常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工 件端面较大，为避免过定位，定位套应做短些。长定位套限制工件四个自由 度；短定位套限制工件四个自由度。
如图所示，用六个定位支承点与工件接触，并保证定位支承点合理分布，
每个定位支承点限制工件的一个自由度，便可将工件六个自由度完全限制， 工件在夹具中的位置就被唯一确定，即要使工件完全定位，就必须限制工件
在空间的六个自由度——“六点定位原理”。
机械工程学院
机械制造技术——第四章 机床夹具原理与设计 §4.2 工件在夹具中的定位
4.2.3 组合定位分析
工件的形状千变万化各不相同，不能用单一定位元件定位单个表面就可解决定位 问题，而是要用几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面。因此一个工件在 夹具中的定位，实质上就是把前面介绍的各种定位元件作不同组合来定位工件相应的 几个表面，以达到工件在夹具中的定位要求，对这种定位的分析就是组合定位分析。 组合定位分析要点 a）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能 限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的 自由度的数目之和，不会因组合后而发生数目上的变化，但它们限制了哪些方向 的自由度却会随不同组合情况而改变。 b）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作 用可能会转化成起限制工件转动自由度的作用。但一旦转化后，该定位元件就不
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
夹紧原理与典型的夹紧
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
夹紧力三要素设计原则 夹紧力的方向 ①夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工 件定位准确可靠
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
若φ1＝φ2＝φ ，f ＝0.1～0.15， μ=tgφ,摩擦角φ≈5°45′～ 8°32′, 则α≤11.5°～17°。为安全起见一般取10°～15°或 更小些。
(3)传力系数
夹紧力与原始力之比称传力系数，以iP表示则有：
ip F F Q J ta 2 n t1 a n 1
摩擦角φ 取5～7°， α取 8°，一般ip =2.8～3.3
F Jr中 tan F Q 1 L r1ta2 n
式中 α——螺旋升角，一般为α=2°～4°； φ1——螺母与螺杆间的摩擦角； φ2 ——工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角； r中——螺旋中径的一半 r1——摩擦力矩计算半径。其数值与螺杆头部或压块的 形状有关，
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。
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
夹紧力三要素设计原则 夹紧力的方向 ①夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工 件定位准确可靠
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
若φ1＝φ2＝φ ，f ＝0.1～0.15， μ=tgφ,摩擦角φ≈5°45′～ 8°32′, 则α≤11.5°～17°。为安全起见一般取10°～15°或 更小些。
(3)传力系数
夹紧力与原始力之比称传力系数，以iP表示则有：
ip F F Q J ta 2 n t1 a n 1
摩擦角φ 取5～7°， α取 8°，一般ip =2.8～3.3
F Jr中 tan F Q 1 L r1ta2 n
式中 α——螺旋升角，一般为α=2°～4°； φ1——螺母与螺杆间的摩擦角； φ2 ——工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角； r中——螺旋中径的一半 r1——摩擦力矩计算半径。其数值与螺杆头部或压块的 形状有关，
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。
Fundamentals of Mechanical Manufacturing Technology
第十三课 夹紧力的计算
2、夹紧力不能直接朝 向主要定位基准面。
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
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
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
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