单螺旋夹紧力计算
夹紧力计算
夹紧力：在编制工艺规程时，首先必须对零件的结构和技术要求进行分析，并结合工厂具体的生产条件和零件的生产类型来选择零件的毛坯种类，拟定各加工表面的加工方法和加工顺序及确定零件的装夹方法等。
这些过程的总和在阀门生产厂里习惯称为零件的工艺分析。
进行工艺分析时，不仅要选择毛坯和制定工艺路线，以便于确定工序具体内容和填写工艺文件，而且要提出工艺分析单和工装设计任务书，以作为编制零件铸、锻、热处理及焊接工艺和编制材料消耗定额的依据并作为设计工装的依据。
工艺分析时制订机械加工工艺规程的重要阶段，也是零件整个工艺准备工作中的首要环节。
经工艺分析后，零件的机械加工工艺路线已确定下来，这时就必须具体确定零件在每道工序中使用的机床、夹具、刀具和量具，确定各工序的加工尺寸及公差，以便填写工艺文件五种。
直到和工装综合明细表。
夹紧装置：在夹具中，用以防止工件在加工过程中产生位移或振动的装置，称为夹紧装置。
在设计夹紧装置时应考虑下列要求：1．在夹紧过程中不改变工件的位置。
2．夹紧力大小应能保证工件在加工过程中不产生位移或振动，又不致压伤工件表面或引起变形。
3．操作方便、夹紧动作迅速，以提高生产率；结构简单，易于制造，以降低夹具的成本。
4．能自锁，即在原始力去除后，仍能保持工件的夹紧状态。
5．操作安全、劳动强度小。
现代夹具设计手册：内容简介：本手册全面总结了我国半个世纪来的工业化过程中机械制造业内设计制造各类夹具的丰富经验，绝大部分资料都通过生产实践的考验，包括从国外引进后消化、吸收和改进的内容，也包含作者以往亲历的研发项目的成果。
图书目录：序第1章夹具总论1.1 夹具产生和发展的背景1.1.1 夹具和机床附件1.1.2 机床专用夹具催生了现代大批大量生产1.1.3 夹具是现代制造系统的重要组成部分1.2 夹具的功能、组成和设计要求1.2.1 夹具的基本结构和组成1.2.2 夹具的各种功能1.2.3 设计夹具的基本要求1.3 夹具和机械零件的分类1.3.1 夹具的各种分类方法1.3.2 根据生产规模或品种和批量的分类最重要1.3.3 机械零件和夹具分类编码系统1.4 夹具系统的选择和技术经济指标1.4.1 选择夹具系统的基本原则1.4.2 选择夹具系统的步骤1.4.3 常用夹具系统的技术经济指标1.4.4 夹具设计制作成本的估算1.4.5 使用专用夹具的简易经济分析1.4.6 夹具系统的经济分析1.5 现代夹具发展趋势1.5.1 夹具柔性化1.5.2 夹具自动化和智能化1.5.3 计算机辅助夹具设计（CAD）1.5.4 应对“寻位-加工”的挑战1.5.5 结语第2章夹具功能部件的典型结构2.1 定位装置典型结构2.1.1 插销定位装置2.1.2 V形块定位装置2.1.3 齿轮齿形定位装置2.1.4 其他特殊定位装置2.2 定位支承装置典型结构2.2.1 可调支承典型结构2.2.2 辅助支承典型结构2.3 夹紧装置典型结构2.3.1 螺旋夹紧典型结构2.3.2 快速螺旋夹紧典型结构2.3.3 斜楔夹紧典型结构2.3.4 偏心（凸轮）夹紧典型结构2.3.5 端面凸轮夹紧典型结构2.3.6 铰链夹紧典型结构2.3.7 联动夹紧典型结构2.3.8 可移动位置的典型夹紧结构2.3.9 气（液）动自动夹紧装置典型结构2.3.10 自动定心夹紧典型结构2.3.11 肘节式快速夹紧装置2.3.12 其他特种类型夹紧装置2.4 分度装置典型结构2.4.1 分度定位销2.4.2 典型分度装置2.4.3 精密分度装置第3章夹具设计计算3.1 定位尺寸的相关计算3.1.1 V形块的计算3.1.2 夹具上两定位销的尺寸及定位误差的计算3.1.3 夹具上定位销的尺寸及定位误差的计算3.1.4 定位销高度的计算3.1.5 小锥度心轴尺寸的计算3.1.6 带圆柱部分的锥度心轴尺寸的计算3.1.7 压入配合光滑心轴尺寸的计算3.1.8 滚柱心轴的尺寸及有关计算3.1.9 齿轮按渐开线齿形定位时的计算3.1.10 三圆弧自定心夹紧机构偏心圆弧尺寸的计算3.1.11 钻斜孔钻模工艺基准孔中心至钻套孔轴线间的距离x的计算3.1.12 弹簧夹头结构尺寸的计算3.2 定位误差的计算3.2.1 常见定位形式的定位精度计算3.2.2 钻模的钻孔精度计算3.2.3 用定位销定位的分度装置的分度概率精度3.3 典型夹紧形式的夹紧力计算3.3.1 计算时的计算系数3.3.2 常见典型夹紧形式所需夹紧力的计算3.4 典型夹紧机构的作用力计算3.4.1 螺旋夹紧机构3.4.2 圆偏心夹紧机构3.4.3 复合圆偏心轮夹紧机构3.4.4 端面凸轮夹紧机构3.4.5 复合端面凸轮夹紧机构3.4.6 斜锲夹紧机构3.4.7 压板夹紧机构3.4.8 切向夹紧机构3.4.9 齿条滑柱钻模圆锥锁紧机构3.4.10 铰链杠杆增力机构3.4.11 离心式夹紧机构3.4.12 楔槽式夹紧机构3.4.13 复合气（液）动夹紧机构3.5 自定心夹紧机构的相关计算3.5.1 碗形弹簧片定心夹具的设计计算3.5.2 碟形弹簧片定心夹具的设计计算3.5.3 V形弹性夹盘定心夹具的设计计算3.5.4 弹性薄壁膜片卡盘的设计计算3.5.5 薄壁波纹套定心夹具的设计与计算3.5.6 自定心夹紧装置的定心精度3.5.7 液性塑料薄壁套筒夹具的设计与计算3.6 端齿分度盘的相关计算3.6.1 直齿端齿分度盘的结构及其参数的确定3.6.2 端齿分度盘的锁紧力计算3.6.3 YX-DZ系列直齿端齿盘的规格、主要尺寸及精度3.6.4 差动端齿分度装置的设计与计算3.7 夹具夹紧误差的估算3.8 多轴传动头的齿轮系几何尺寸计算3.8.1 外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.2 外啮合高变位直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.3 外啮合标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.4 外啮合高变位斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.5 内啮合高变位直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.6 内齿直齿圆柱齿轮测量尺寸的计算3.9 典型加工方法切削力的计算3.9.1 车削力的计算3.9.2 钻削力的计算3.9.3 铣削力的计算第4章专用夹具常用零部件及其标准或规范4.1 概述4.2 夹具常用紧固件与连接件国家标准索引4.2.1 螺栓4.2.2 螺柱4.2.3 螺钉4.2.4 螺母4.2.5 垫圈4.2.6 销4.2.7 挡圈4.2.8 键4.3 定位件4.3.1 定位销及定位插销4.3.2 定位轴4.3.3 键4.3.4 V形块及挡块4.3.5 定位器4.4 支承件4.4.1 标准支承件4.4.2 非标准支承件4.4.3 辅助支承4.5 夹紧件4.5.1 压块、压板4.5.2 偏心轮4.5.3 支座、支柱4.5.4 夹具专用螺钉和螺栓4.5.5 夹具专用螺母4.5.6 夹具专用垫圈4.6 导向件4.6.1 钻套4.6.2 其他导向件4.7 对刀块及塞尺4.7.1 对刀块4.7.2 塞尺4.8 操作件4.8.1 夹具常用操作件4.8.2 其他操作件4.9 与夹具相关的机床附件4.9.1 顶尖4.9.2 卡夹件4.9.3 拨盘、花盘及过渡盘4.9.4 活铁爪4.9.5 角铁4.10 其他件4.10.1 圆柱螺旋压缩弹簧4.10.2 圆柱螺旋拉伸弹簧4.10.3 弹簧用螺钉4.10.4 弹簧用吊环螺钉4.10.5 切向夹紧套4.10.6 焊接环首螺钉4.10.7 带锁紧槽圆螺母4.10.8 带扳手孔圆螺母4.10.9 堵片4.10.10 螺塞4.10.11 锁口4.11 夹具体4.11.1 夹具体的毛坯种类及基本要求4.11.2 夹具体座耳尺寸4.11.3 夹具体的排屑结构4.11.4 夹具体的标准毛坯和零件4.11.5 标准毛坯件和零件组合的夹具体图例4.11.6 夹具体结构的正误分析4.12 机床夹具零部件标准件应用图例4.12.1 定位件及辅助支承应用图例4.12.2 夹紧件应用图例4.12.3 导向件应用图例4.12.4 其他零部件应用图例4.13 夹具元件公差配合的选择及机床夹具零部件通用技术条件4.13.1 夹具中常用元件间的配合及公差4.13.2 常用夹具元件的配合图例4.13.3 机床夹具零件及部件通用技术条件第5章气动、液压、电力、电磁、真空夹具传动系统及其元件和夹具图例5.1 夹具夹紧动力源概述5.1.1 手动夹紧和动力夹紧5.1.2 动力夹紧的各种动力源5.2 气动夹具5.2.1 气动夹具优缺点和应用场合5.2.2 气源和气压系统5.2.3 气压传动夹紧系统的设计计算及其元件5.2.4 气动夹具应用图例5.3 液压夹具和液压夹紧的动力源5.3.1 夹具用液压系统的特点5.3.2 基本液压夹紧系统、结构及其元件5.3.3 液压夹具常用典型液压回路5.3.4 夹具液压夹紧系统的相关计算5.3.5 液压夹具用液压缸结构和尺寸5.3.6 液压夹紧的各种动力源5.3.7 液压夹紧机构和液压夹具应用示例5.4 电力传动夹具5.4.1 电力传动夹紧装置5.4.2 偏心式电动卡盘5.4.3 电磁铁夹紧装置5.5 电磁夹具及其应用5.5.1 电磁夹具工作原理5.5.2 各种电磁吸盘结构形式和设计要点5.5.3 强力电磁夹具5.5.4 电磁无心夹具5.6 真空夹具及其应用5.6.1 真空系统工作原理及夹紧力计算5.6.2 真空发生装置5.6.3 真空夹具及典型结构5.6.4 真空夹具的设计要点第6章机床专用夹具设计方法6.1 机床专用夹具设计步骤6.2 设计前期准备6.2.1 信息资料收集与研究6.2.2 加工精度和工艺性分析6.2.3 切削力、夹紧力综合平衡计算6.3 夹具结构方案选择6.3.1 定位原则及方案选择6.3.2 辅助支承方式选择6.3.3 对刀与引导方式选择6.3.4 夹紧原则及方案选择6.3.5 其他组成部分结构形式选择6.4 夹具总装配图绘制6.4.1 总体结构确定6.4.2 定位元件结构绘制6.4.3 辅助支承结构绘制6.4.4 对刀与引导装置结构绘制6.4.5 夹紧元件结构绘制6.4.6 夹具体结构绘制6.4.7 其他部分结构绘制6.4.8 夹具总图标注和技术条件给定6.4.9 夹具设计普遍应注意的问题6.4.10 夹具总装配图绘制示例6.5 夹具零件图绘制6.5.1 零件结构确定6.5.2 材料选择与工艺性分析6.5.3 技术要求确定6.5.4 工艺孔在夹具设计中的应用6.6 夹具设计与制造中的信息处理第7章机床专用夹具设计及典型图例7.1 车床专用夹具7.1.1 车床专用夹具的主要类型7.1.2 车床夹具设计要则7.1.3 车床（圆磨床）夹具的技术要求7.1.4 车床（圆磨床）夹具的磨损极限7.1.5 车床专用夹具典型图例7.1.6 车床通用可调夹具典型图例7.2 钻床、镗床专用夹具7.2.1 钻床、镗床专用夹具的主要类型7.2.2 钻床夹具（钻模）设计要则7.2.3 镗床夹具设计要则7.2.4 钻床（镗床）夹具的技术要求7.2.5 钻床（镗床）夹具的磨损极限7.2.6 钻模通用部件7.2.7 钻床专用夹具（钻模）典型图例7.2.8 钻床通用可调夹具典型图例7.2.9 钻床多轴头7.2.10 镗床专用夹具典型图例7.3 铣床专用夹具7.3.1 铣床专用夹具的主要类型7.3.2 铣床专用夹具设计要则7.3.3 铣床夹具的技术要求7.3.4 铣床夹具的磨损极限7.3.5 铣床专用夹具典型图例7.3.6 铣床通用可调夹具典型图例7.4 拉床专用夹具7.4.1 拉床专用夹具主要类型7.4.2 拉床专用夹具设计要则7.4.3 拉床专用夹具典型图例7.5 齿轮机床专用夹具7.5.1 齿轮机床专用夹具主要类型7.5.2 齿轮机床专用夹具设计要则7.5.3 齿轮机床专用夹具技术要求7.5.4 齿轮机床专用夹具典型图例7.6 磨床专用夹具7.6.1 圆磨床专用夹具7.6.2 平面磨床专用夹具7.7 组合机床及其自动线专用夹具7.7.1 概述7.7.2 组合机床及其自动线夹具设计要则7.7.3 定位、夹紧及刀具导向的结构7.7.4 组合机床及其自动线专用夹具典型图例7.8 数控机床和加工中心夹具7.8.1 数控机床和加工中心夹具设计要则7.8.2 数控机床与加工中心夹具典型图例第8章可调夹具和成组夹具8.1 概述8.1.1 可调夹具和成组夹具的定义和分类8.1.2 可调夹具和成组夹具的结构特点及适用场合8.1.3 可调夹具和成组夹具的标识方法8.1.4 可调夹具和成组夹具的应用效果8.2 成组夹具的设计与应用8.2.1 成组夹具的设计依据、原则、程序和附加说明8.2.2 成组夹具的应用与管理8.3 可调夹具示例8.3.1 回转体类零件用可调夹具示例8.3.2 非回转体类零件用可调夹具示例8.4 成组夹具示例8.4.1 回转体零件用成组夹具示例8.4.2 非回转体零件用成组夹具……第9章组合夹具，数控机床、加工中心、柔性制造系统用夹具第10章检验夹具第11章焊接夹具第12章计算机辅助夹具设计（CAFD）。
螺纹连接的夹紧力测量方法汇总
螺纹连接的夹紧力测量方法汇总各位老铁应该知道：螺纹拧紧最终的目标是夹紧力，因为扭矩的产生和测量相对简单，因此，我们一般通过扭矩间接计算出夹紧力，计算公式如下：由于摩擦系数和扭矩波动，拧紧后连接副材料的内嵌，对于扭矩法拧紧，其夹紧力的波动可达±30%，因此想要实际准确的计算实际连接副的夹紧力，比较困难。
甚至在某些工程应用中，扭矩对夹紧力的转化，直接按照5-4-1的原则进行粗略的估计，如下图所示，即是拧紧扭矩有50%会转化为螺栓头下摩擦力，40%会转化为螺纹副间的摩擦力，只有10%会转化为夹紧力。
随着技术的发展，夹紧力可以通过很多技术进行直接的测量，从而实现连接副设计和质量的精确评估。
今天，螺丝君就通过本篇文章，和各位老铁聊下，目前夹紧力测量的常用方法。
轴向夹紧力的测量方法1.1 超声波测量法超声波测量轴力是目前应用较广泛的一种方法，其优点是测试精度高，测量相对简便，还可以对在役状态的螺栓进行定期跟踪检测。
超声波的测量原理是利用超声波在金属中传播时，其传播速度，随作用于金属的应力而减小，两者为线性关系，公式如下：需要注意的是，如果拧紧过程中和残余轴向预紧力测量中温度有变化，则需要做温度补偿，可通过在实际测试零件附近放置一个仿造螺栓，通过超声波测量往返时间t的变化量。
测量螺栓的数值，只需将这个变化量进行修正即可。
因为温度对超声波的传播速度影响较大，连接件附近有温度变化，非常有必要进行温度补偿，以保证测量结果的准确性。
因为超声波轴力测量只需要对螺栓两个端面进行加工，所以基本不改变螺栓的弹簧常数，松弛系数基本没有变化，能非常准确反映连接副的实际状态。
目前，在轴力的测量方法中，该方法应用较广泛。
1.2 压力垫圈传感器测量法实验前，在与实验相同条件下，获取压力垫圈的标定数值。
再将如下图所示的压力垫圈传感器放入螺纹连接系统中，通过压力垫圈传感的测量数值直接获取连接副的夹紧力数值。
为了获取准确数据，需要注意的是，压力垫圈传感器的零点是否有漂移，需要归零处理。
单个螺栓连接的强度计算
螺纹
常用螺纹
按轴向剖面形状
（螺纹的牙型）
三角形螺纹：常用于连接， 梯形螺纹： 常用于传动 锯齿形螺纹：常用于传动，单向受载
按螺旋线数目分 单头螺纹： 常用于连接， 多头螺纹： 常用于传动
左旋
按螺旋线绕行方向分 右旋（常用）
左旋
右旋
§14.２ 螺纹连接
螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材料及精度 螺纹连接的预紧及其控制 螺纹连接的防松
动，须满足
sFr1 sFr2 sFrz ≥ KT
则所需预紧力
F≥
KT
s (r1 r2 rz )
r1、r2、…rz——各螺栓中心与螺栓组形心间的距离。
承受转矩 T 时2
２. 铰制孔螺栓连接
各螺栓所受的工作剪力Fsi 与其中心到底板中心的距离 ri
－螺栓的许用切应力。
单个螺栓连接的强度计算
受剪螺栓的强度
单个螺栓连接的强度计算
２、螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
P
Fs dsh
P
式中： h－计算对象（ 即 h［ p］最小者）的挤压面高度（mm）； ［ p］－计算对象的许用挤压应力（Mpa)
螺纹联接件的许用应力
螺纹连接的许用应力受诸多因素的影响，如材料性能、 热处理工艺、结构尺寸、载荷性质、使用工况等。必 须综合上述各因素确定许用应力，一般设计时可参阅 表14-8,14-9,14-10,14-11。
注意：对于重要的联接，尽可能不采用 直径过小(＜M12)的螺栓。
螺纹连接
控制拧紧力矩方法 1）拧紧程度——通常由经验控制 2）重要联接——根据联接要求决定 按T计算式 计算出T的值 。在拧紧时用侧力矩扳手或定力 矩扳手控制T
螺栓预紧力的计算方法
螺栓预紧力的计算方法Mt＝K×P0×d×10－3 N.mK:拧紧力系数 d：螺纹公称直径P0：预紧力P0＝σ0×As As也可由下面表查出As＝π×ds2/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径ds＝（d2＋d3）/2 d3= d1－H/6 H：螺纹牙的公称工作高度σ0 ＝（0.5～0.7）σs σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）K值查表：(K值计算公式略)摩擦表面状况 K值有润滑无润滑精加工表面 0.10 0.12一般加工表面 0.13~0.15 0.18~0.21表面氧化 0.20 0.24镀锌 0.18 0.22干燥的粗加工表面 0.26~0.3σs查表：螺纹性能等级 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9σs 或σ0.2N/mm2 180 240 320 300 400 480 640 720 900 1080As查表：螺纹公称直径d/mm 3 3.5 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36 公称应力截面积As/mm2 5.03 6.78 8.78 14.2 20.1 28.9 36.6 58 84.3 115 157 192 245 303 353 459 561 694 817螺栓预紧力与紧固力矩的关系式：M=0.2FD式中 F----预紧力 D----螺栓直径F=0.2D/M2.1.4.4.3 输煤皮带硫化粘接工艺2.1.4.4.3.1 所用工具，皮带刀、板尺、划规、粉笔、粉线、胡桃钳子、铁柄螺丝刀、手锤、活扳手等工具。
将硫化机部件备齐。
2.1.4.4.3.1 根据现场条件，选择合适的胶合位置，吊起配重块。
2.1.4.4.3.2 使用夹具固定皮带一端，另一端使用手拉葫芦拉紧，留出拉紧装置行程余量。
2.1.4.4.3.3 接头台阶，层数，长度由胶带的层数及皮带宽度而定。
夹紧力计算
上海德珂斯机械自动化技术有限公司Tuenkers Machinery & Automation Technology Co., Ltd, Shanghai夹紧器夹紧力计算上海德珂斯机械自动化技术有限公司Tuenkers Machinery & Automation Technology Co., Ltd, Shanghai1.压块垂直夹紧时，此时夹紧力处于垂直方向， 其受力分析如下：夹紧力Fs 压块M缸径 5bar气压夹紧力矩L40夹紧力Fs50120Nm 160Nm63380Nm80600NmFs =有效夹紧力 L=夹紧点与转动轴中心距离当压块垂直夹紧时，夹紧力方向与力矩切线方向相同，此时产生的夹紧力最大，计算公式如下： Fs= M ÷ L举例： 当L=200mm时，缸径63mm. 夹紧力Fs=380Nm ÷0.2m=1900N上海德珂斯机械自动化技术有限公司Tuenkers Machinery & Automation Technology Co., Ltd, Shanghai2.压块水平夹紧时，此时夹紧力处于水平状方 向，其受力分析如下：夹紧力Fs压块M L2L1 Fs α FFs =有效夹紧力 L1=夹紧点与转动轴中心距离 F=切向力缸径 5bar气压夹紧力矩M40120Nm50160Nm63380Nm80600Nm当压块水平夹紧时，其有效夹紧力会相对减小，计算公式如下： Cos α =L2 ÷ L1 F= M ÷ L1 Fs= F × Cos α举例： 当L1=200mm，L2=100mm时，缸径63mm。
F=380Nm÷0.2=1900N Fs=F × Cos α=1900N×(100÷200)=950N上海德珂斯机械自动化技术有限公司Tuenkers Machinery & Automation Technology Co., Ltd, Shanghai谢谢！上海德珂斯机械自动化技术有限公司Tuenkers Machinery & Automation Technology Co., Ltd, Shanghai。
螺栓扭紧的力矩计算方法
螺栓扭紧的力矩计算方法
(1)预紧力
为了增加螺纹副连接的刚性、紧密性、放松能力以及防止受横向载荷作用螺栓连接的滑动，多数螺纹连接都要预紧。
预紧力的大小根据螺栓组受力的大小和连接的工作要求决定，设计时首先保证所需的预紧力，又不使连接得结构尺寸过大。
一般规定拧紧后螺纹连接件的预紧力不得大于其材料的屈服点的80%。
对于一般连接用的钢制螺栓，推荐用预紧力极限值如下计算：
碳素钢螺栓：F°=(0.6~0.7) (T s A s
合金钢螺栓：F°=(0.5~0.6) (T s A s
式中(T s——表示材料的屈服点，单位Mpa
A s ----------- 表示螺栓的有效截面积，单位mm2
(2)扭紧力矩
扭紧力矩是用扭矩扳手来完成的。
扭矩扳手的力矩T是用于
克服螺纹副的螺纹阻力T i和螺母与被连接件(或垫片)支撑面间的端面摩擦力矩T2组成。
T=T i+T2=KF°d
式中的K----扭紧力矩系数(一般取0.1〜0.2)
d——螺栓的公称直径，单位mm
Exp.以M16螺栓，等级8.8
T=KF°d K 取值为0.2
F o=(0.5〜0.6) (T s A s
2 2
A s=167mm d=16mm o s =640N/mm
T=KF o d =0.2X 0.55X 640X 157X 16X 10-3 =177NM。
机床夹具在设计过程中夹紧力的计算
5 华茂发 , 谢 骐. 机械制造技术. 北京 :机械工业出版社 , 2004 ,33
6 陈海燕. 模具制造中形位误差剖析及对策探讨. 工具技 术 , 2005 (10) : 66～67 作者 :刘俊成 ,高级工程师 ,自贡硬质合金有限责任公
阻止工件转动和移动通过摩擦力来实现 ,因此 夹紧元件与工件接触表面之间存在摩擦因素μ, 根 据实践经验 ,不同接触表面之间的因数μ 可按以下 数值取值 : ①若接触表面均为较光滑 (加工过) 的表 面 ,一般取μ= 012～013 ; ②若夹紧元件淬火表面有 平行齿纹 ,一般取μ= 013～015; ③若夹紧元件的淬 火表面有网状齿纹 ,一般取μ= 017～018 。
为简化计算近似将三爪受力视为一样大因此在每个夹紧点上使套筒转动的力为3r使套筒移动的力为fy3夹紧力fj产生的摩擦力为fj为静力平衡点在xoy平面内见图3根据静力平衡原理摩擦力fy方向产生的分力应分别与套筒转动的力3r和移动的力fy小相等方向相反假设摩擦力与y轴形成的夹角fjcosfjsin两式分别二次方后再相加得fj故夹紧力为fj实际夹紧力为fj式中fj理论夹紧力nfjo实际夹紧力nk安全因数摩擦因数r工件半径mmfy轴向切削力n切削力矩nmm可按最大值fcr进行计算fc为主切削力
机械加工时 ,工件受到切削力 、离心力 、惯性力 、 工件自重等作用 ,为了保证夹紧可靠 ,夹紧力必须与 上述各力相平衡 。但不同情况下 ,各种力的方向 、大 小都不相同 ,因此不能用通式来描述夹紧力与各力 之间的关系 。为简化计算 ,一般只考虑主要外力的 影响 ,从夹紧可靠的前提出发 ,根据静力平衡原理 , 列出静力平衡方程式[1 ,3] ,加工过程中取不利状态 所需夹紧力的大小 ,即理论夹紧力大小 FJ , 再乘以 安全系数 K 作为实际夹紧力 FJO ,即
螺栓扭紧的力矩计算方法
螺栓扭紧的力矩计算方法
(1)预紧力
为了增加螺纹副连接的刚性、紧密性、放松能力以及防止受横向载荷作用螺栓连接的滑动，多数螺纹连接都要预紧。
预紧力的大小根据螺栓组受力的大小和连接的工作要求决定，设计时首先保证所需的预紧力，又不使连接得结构尺寸过大。
一般规定拧紧后螺纹连接件的预紧力不得大于其材料的屈服点的80%。
对于一般连接用的钢制螺栓，推荐用预紧力极限值如下计算：
碳素钢螺栓：F°=(0.6~0.7) (T s A s
合金钢螺栓：F°=(0.5~0.6) (T s A s
式中(T s——表示材料的屈服点，单位Mpa
A s ----------- 表示螺栓的有效截面积，单位mm2
(2)扭紧力矩
扭紧力矩是用扭矩扳手来完成的。
扭矩扳手的力矩T是用于
克服螺纹副的螺纹阻力T i和螺母与被连接件(或垫片)支撑面间的端面摩擦力矩T2组成。
T=T i+T2=KF°d
式中的K----扭紧力矩系数(一般取0.1〜0.2)
d——螺栓的公称直径，单位mm
Exp.以M16螺栓，等级8.8
T=KF°d K 取值为0.2
F o=(0.5〜0.6) (T s A s
2 2
A s=167mm d=16mm o s =640N/mm
T=KF o d =0.2X 0.55X 640X 157X 16X 10-3 =177NM。
夹紧力计算
单螺旋所产生的夹紧力计算在图1中，螺纹可认为绕圆柱体上的一个斜面，螺母看成是斜面上的一个滑块A，因此其夹紧力可根据楔的工作原理来计算。
在手柄的作用下，滑块A沿螺旋斜面移动。
已知螺纹为方牙螺纹，手柄上的外加力为P, 手柄长度为L，螺纹中经为r，则可求出作用在滑块A上的水平力Q1,即：P LP L Q1 r ，Q1。
—（a）r挡滑块A沿着斜面作匀速运动时，从图2中可求出水平力Q i和夹紧力W之间的关系。
若不考虑摩擦力时，则作用在滑块A上的力有三个，即夹紧力W、斜面反作用力N和水平力Q i。
由于这三个力处于平衡状态，所以可得：Q1 W tg 。
线N偏斜一个摩擦角i。
（参看图3）根据平衡条件，由三角形ARW可得:Q1W tg 1。
(b)将式（a）代入式（b）,可以求出夹紧力W，r tg螺纹中经Na若滑块A与斜面有摩擦力，则反作用力R与法间的摩擦力炬损失，此时夹紧力计算的一 般公式为:tg 1=0.15;r ----摩擦力炬的半径，与接触处的形状有关（参见图4）。
当用上述条件同样简化，则得：（1） 螺栓头部是平的则W=90P;（2） 螺母夹紧形式，则 W 〜70R 。
式中：W-----工作夹紧力（公斤力）；a ——螺纹升角，tg —2 rB 1----螺纹配合面的摩擦角（实际计算B i 可取8.5°）;t------螺纹螺距。
对于标准三角螺纹，升角不大于 3.5°，自索性良好，当使用力臂 L=14d 平均的标准扳手时，上式可简化为 W 〜130P 。
当螺钉头部为平端面或用螺母夹紧形式时, 我们还必须考虑其旋转面 P Lr tg i r tg i式中：i ----旋转接触面的摩擦系数，可取r =3r r'=1.25-图4。
螺纹受力计算公式
一、矩形螺纹（牙型角α=0）螺纹副中，螺母所受到的轴向载荷Q 是沿螺纹各圈分布的，为便于分析，用集中载荷Q 代替，并设Q 作用于中径d 2圆周的一点上。
这样，当螺母相对于螺杆等速旋转时，可看作为一滑块(螺母)沿着以螺纹中径d 2展开，斜度为螺纹升角l 的斜面上等速滑动。
匀速拧紧螺母时，相当于以水平力推力F 推动滑块沿斜面等速向上滑动。
设法向反力为N ，则摩擦力为f N ，f 为摩擦系数，ρ 为摩擦角，ρ = arctan f 。
由于滑块沿斜面上升时，摩擦力向下，故总反力R 与Q 的的夹角为λ+ρ 。
由力的平衡条件可知，R 、F 和Q 三力组成力封闭三角形，由图可得：Qψd F使滑块等速运动所需要的水平力等速上升： Ft=Qtan(ф+ρ)等速上升所需力矩：T= Ftd 2/2= Qtan(ф+ρ)d 2/2等速下降： Ft=Qtan(ф—ρ)等速下降所需力矩：T= Ftd 2/2= Qtan(ф—ρ)d 2/2二、非矩形螺纹 螺纹的牙型角α≠0时的螺纹为非矩形螺纹。
非矩形螺纹的螺杆和螺母相对转动时，可看成楔形滑块沿楔形斜面移动；平面时法向反力N=Q; 平面时摩擦力F f =fN =fQ;楔形面时法向反力N /=Q/cosβ；楔形面摩擦力F f ! =f N/ =fQ/ cosβ;令f/ =f/ cosβ称当量摩擦系数。
F f ! =f /Q；楔形面和矩形螺纹的摩擦力相比，与当量摩擦系数对应的摩擦角称为当量摩擦角，用ρV 表示。
拧紧螺母时所需的水平推力及转矩：由于矩形螺纹与非矩形螺纹的运动关系相同，将ρV 代替ρ后可得：使滑块等速运动所需要的水平力等速上升： Ft=Qtan(ф+ρV )等速上升所需力矩： T= Ftd 2/2= Qtan(ф+ρV )d 2/2等速下降： Ft=Qtan(ф—ρV )等速上升所需力矩： T= Ftd 2/2= Qtan(ф—ρV )d 2/2三、螺纹联接的预紧螺纹联接 松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用——轻少用紧联接——在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预紧力Q P预紧目的：保持正常工作。
力矩与力偶第2讲任务2计算螺旋压板夹具中压板对工件的压紧力
适当大小的夹紧力是保证加工精度的一个必要条件。
、
三、知识链接： 1、 力矩的平衡条件
MO (F1 ) MO (F2 ) ... MO (Fn ) 0
或
M
O
(Fi ) 0
四、任务实施： 1．确定压板为研究对象，画出简单的轮廓图，标上A.B 两处所受的力。如图1-2-10b所示。 2．求力FNA的大小。 在力FNA及力FNB的作用下压板处于平衡，由力矩平衡方 程∑Mo (Fi) =0得： MO(FNA) +Mo (FNB)=0 即： - FNA．Lh+FNB．Lb=0 - FNA．La。cosa+FNB．Lb=0 可得：FNA= 200×120/ (60×0.866) =462 (N) 注意：压板对工件所产生的压紧力，大小与FNA相等， 方向相反，作用在工件上。
钉对压板的作用力FNB=200N，求工件对压板的力FNA。
二、任务分析：
在钻削加工中经常会用到如图1-2-10所示夹具，如果压板对工件的 作用力过小，在加工时工件有可能沿着斜面滑动而不能准确定位，，同样会影响加工精度。因此，根据具体加工条件，选择
模块二力矩与力偶模块二力矩与力偶任务2计算螺旋压板夹具中压板对工件的压紧力目的与要求任务2计算螺旋压板夹具中压板对工件的压紧力目的与要求掌握力矩平衡条件及其应用
模块二、力矩与力偶
第2讲
任务2 计算螺旋压板夹具中压板对工件的压紧力
【目的与要求】
1 、 掌握力矩平衡条件及其应用：
一、任务描述
某钻床夹具如图1-2-10所示。用杠杆压紧工件，设La=60mm,Lb=120mm,a=30。,螺
夹紧力参考资料
附件1：3.2.2 夹紧力作用点选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下，确定夹紧力作用点的位置和数目。
由于夹紧力作用点的位置和数目直接影响工件定位后的可靠性和夹紧后的变形，应依据以下原则：1.夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内如图3-6(a)所示，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，而如图3-6(b)所示，夹紧力作用在支承面范围之内则是合理的。
(a)不合理(b)合理图3-6 夹紧力作用点应在支承面内2.夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上如图3-7所示，将作用在壳体中部的单点改成在工件外缘处的两点夹紧，工件的变形大为改善，且夹紧也更可靠。
该原则对刚度差的工件尤其重要。
(a)不合理(b)合理图3-7 夹紧力作用点应在刚性较好部位3.夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。
如图3-8所示，支承a尽量靠近被加工表面，同时给予夹紧力Q2。
这样翻转力矩小又增加了工件的刚性R，既保证了定位夹紧的可靠性，又减小了振动和变形。
图3-8 夹紧力作用点应靠近加工表面3.2.3 夹紧力大小夹紧力的大小主要影响工件定位的可靠性、工件夹紧变形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性，夹紧力大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动，造成报废甚至发生事故。
1.夹紧力的大小确定方法在实际设计中确定夹紧力大小的方法有两种：经验类比法和分析计算法。
经验类比法如手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出所需夹紧力的确切数值，只是必要时进行概略的估算。
采用分析计算法，一般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，即可算出理论夹紧力/Q ，再乘以安全系数K ，作为所需的实际夹紧力Q 。
推动架加工夹具设计说明书 (3)
机电及自动化学院机械专业课程综合课程设计设计题目：推动架加工夹具设计专业：08机械电子学号：0811112028姓名：指导老师：一、序言 (3)二、零件图分析 (4)三、工艺说明 (5)四、方案选择 (6)五、具体设计方案 (8)1．外形尺寸确定 (8)2.定位与夹紧 (8)3.定位误差分析 (8)4. 连接槽设计 (8)5. 夹紧机构的选择 (9)6. 主要零件的选择 (10)六、夹紧力的计算 (11)七、校核夹具体强度 (12)八、致谢 (13)九、参考文献 (14)夹具设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
对我而言，此次课程设计是一次难得的实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。
从中锻炼着我们的分析问题，解决问题的能力。
尤其对于学机械方向的学生，为了更好的接触真正的生产加工，步入社会，这次设计是个很好的锻炼机会，因此我们要好好把握，在实践中努力提升自己的综合能力。
一、零件图分析如下图所示，是一个推动架的零件图，推动架多用于牛头刨床等机械中，由于结构不规则和技术要求的限制，使得夹紧和保证尺寸精度难度加大，所以要实现推动架的大批量生产，有一部分的加工工序要使用专用夹具，才能使加工更加方便。
本次所要设计的夹具是针对钻M8-6H螺纹孔，该孔除了尺寸要求外，还有一个0.10的垂直度要求，如下图所示：为了保证垂直度要求，必须以错误！未找到引用源。
孔为定位基准。
另外，为了孔的定位尺寸10，要以错误！未找到引用源。
两端面的其中一个进行定位。
二、工艺说明该道工序的工序图如下图所示：由图可以清晰看出该工序的夹紧和定位。
大孔的一端用平面定位，限制三个自由度；大孔本身用短轴定位，限制两个自由度，更重要的是要保证M8-6H螺纹孔的垂直度要求；小孔要用来限制一个自由度，限制工件绕短轴转动。
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
单螺旋夹紧力计算
单螺旋所产生的夹紧力计算在图1中，螺纹可认为绕圆柱体上的一个斜面，螺母看成是斜面上的一个滑块A ，因此其夹紧力可根据楔的工作原理来计算。
在手柄的作用下，滑块A 沿螺旋斜面移动。
已知螺纹为方牙螺纹，手柄上的外加力为P ，手柄长度为L ，螺纹中经为r ，则可求出作用在滑块A 上的水平力Q1，即：r Q L P ⨯=⨯1，rLP Q ⨯=1。
---（a ） 挡滑块A 沿着斜面作匀速运动时，从图2中可求出水平力Q 1和夹紧力W 之间的关系。
若不考虑摩擦力时，则作用在滑块A 上的力有三个，即夹紧力W 、斜面反作用力N 和水平力Q 1。
由于这三个力处于平衡状态，所以可得：αtg W Q ⨯=1。
若滑块A 与斜面有摩擦力，则反作用力R 与法线N 偏斜一个摩擦角1β。
（参看图3） 根据平衡条件，由三角形ARW 可得：()11βα+⨯=tg W Q 。
------（b ）将式（a ）代入式（b ），可以求出夹紧力W ，即：()1βα+⨯⨯=tg r LP W ；式中：W-----工作夹紧力（公斤力）； α-----螺纹升角，rttg ⨯=πα2； β1----螺纹配合面的摩擦角（实际计算β1可取8.5°）; t------螺纹螺距。
对于标准三角螺纹，升角不大于 3.5°，自索性良好，当使用力臂L=14d 平均的标准扳手时，上式可简化为W ≈130P 。
当螺钉头部为平端面或用螺母夹紧形式时，我们还必须考虑其旋转面间的摩擦力炬损失，此时夹紧力计算的一般公式为：()11ϕβαtg r tg r LP W ⨯'++⨯⨯=；式中：1ϕ----旋转接触面的摩擦系数，可取1ϕtg =0.15；r '----摩擦力炬的半径，与接触处的形状有关（参见图4）。
当用上述条件同样简化，则得： （1）螺栓头部是平的则W=90P; (2)螺母夹紧形式，则W ≈70R 。
图4。
夹紧力计算
4.1.2 夹紧力计算及夹紧气缸的设计1、夹紧力的计算工件材料为AS9U3，大平面加工余量为1.5mm ，采用硬质合金端铣刀加工，切削力查参考文献〔1〕可根据如下公式计算：•式中：Fz ---铣削力(N)(1).(2).(3).(4).(5). a w ＝240mm(6). 修正系数K FZ 取1.6；由表查得: c F ＝7750 x F ＝1.0 y F ＝0.75u F ＝1.1 w F ＝0.2 q F ＝1.3Fz=276.5N=28Kg(7). 理论所需夹紧力计算确定安全系数:FZw q 0V w y f X P X F Z K n d Za a a c 25.0F f F F f F F ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯=⋅总的安全系数k＝k1·k2·k3·k4 k1---- 一般安全系数；k1取1.7；k2----加工状态系数；由于是精加工，所以k2取1；k3----刀具钝化系数； k3取1.4；k4----断续切削系数； k4取1.2；∴ k＝1.7×1×1.4×1.2≈3W＝k·p＝3×28kg＝84kg2. 气缸的选择动，63mm的气缸。
4.2的定位4.2.100.028-由于自重定位孔与定位销总是单方向接触，所以基准直线位移误差为：△x1＝04.2.2 基准角位移误差△x2由图可知2-Φ6.0450.022+孔中心距L414.6mm定位时因零件自身重量，使得两定位孔移动方向相同。
∴ tg △θ＝(x 2max －x 1max )/(2L)式中：△θ ----两定位孔同向移动时，定位基准的转角x 2max ----定位孔与菱形销之间的最大配合间隙x 1max ----定位孔与圆柱销之间的最大配合间隙L ----两定位孔中心距菱形销尺寸为φ60.0130.028--，定位孔尺寸为φ6.0450.0220+∴x x tg 加工面(4.2.3 ±0.44.3 4.3.1 工件材料为铸造铝合金。
夹具定位计算
实际所需夹紧力的计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。
根据工件受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑工件重力，运动的工件还应考虑惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。
因螺旋夹紧机构的夹紧力计算与斜楔相似，故螺旋可以看作绕在圆柱体上的斜楔，螺旋升角即为楔角。
如沿螺旋中径展开，则螺旋相当于一个斜楔作用在工件与螺母之间，其受力情况如图所示。
当在螺旋夹紧机构的手柄上施加原始力矩M Q=QL后，则工件对螺杆的反作用力有：垂直于螺杆端部的反作用力W（即夹紧力）及摩擦力Fu2(与接触形式有关）。
此两力分布于整个接触面上，计算时可视为集中于半径r1的圆环上，r1称为当量摩擦半径。
夹具体（即螺母）对螺杆的作用力有：垂直于螺纹面的正压力N及螺纹面上摩擦力F u2，其合力为N1。
此力分布于整个螺纹面，计算时，可视为集中在螺纹中径处。
根据平衡条件，对螺杆中心线的力矩为零，即M Q-M N1-M Fu2=0式中M Q -----------------原始力矩，M Q=QL；M N1-----------------螺母对螺杆的作用力矩；F u2-------------------工件对螺杆的摩擦力矩；M N1=F u r1=W tgϕ2 r1即QL-W tg（α+ϕ1）d2/2-W tgϕ2 r1=0可得W=QL/[tg（α+ϕ1）d2/2+r1 tgϕ2](N）式中W-------------------夹紧力（N）；Q--------------------原始作用力（N）；L---------------------作用力臂（mm)；α--------------------螺纹升角（度）；d2---------------------螺纹中径（mm）；ϕ1------------------螺纹处摩擦角（度）；ϕ2------------------螺杆端部与工件的摩擦角（度）；r1--------------------螺杆端部与工件的当量摩擦半径（mm)；螺杆端部为球面是r1=0。
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单螺旋所产生的夹紧力计算
在图1中，螺纹可认为绕圆柱体上的一个斜面，螺母看成是斜面上的一个滑块A ，因此其夹紧力可根据楔的工作原理来计算。
在手柄的作用下，滑块A 沿螺旋斜面移动。
已知螺纹为方牙螺纹，手柄上的外加力为P ，
手柄长度为L ，螺纹中经为r ，则可求出作用
在滑块A 上的水平力Q1，即：
r Q L P ⨯=⨯1，r
L
P Q ⨯=
1。
---（a ） 挡滑块A 沿着斜面作匀速运动时，从图2中可求出水平力Q 1和夹紧力W 之间的关系。
若不考虑摩擦力时，则作用在滑块A 上的力有三个，即夹紧力W 、斜面反作用力N 和水平力Q 1。
由于这三个力处于平衡状态，所以可得：
αtg W Q ⨯=1。
若滑块A 与斜面有摩擦力，则反作用力R 与法线N 偏斜一个摩擦角1β。
（参看图3） 根据平衡条件，由三角形ARW 可得：
()11βα+⨯=tg W Q 。
------（b ）
将式（a ）代入式（b ），可以求出夹紧力W ，即：
()
1βα+⨯⨯=
tg r L
P W ；
式中：W-----工作夹紧力（公斤力）； α-----螺纹升角，r
t
tg ⨯=
πα2； β1----螺纹配合面的摩擦角（实际计算β1可取8.5°）; t------螺纹螺距。
对于标准三角螺纹，升角不大于 3.5°，自索性良好，当使用力臂L=14d 平均的标准扳手时，上式可简化为W ≈130P 。
当螺钉头部为平端面或用螺母夹紧形式时，我们还必须考虑其旋转面间的摩擦力炬损失，此时夹紧力计算的一般公式为：
()1
1ϕβαtg r tg r L
P W ⨯'++⨯⨯=
；
式中：1ϕ----旋转接触面的摩擦系数，可取
1ϕtg =0.15；
r '----摩擦力炬的半径，与接触处的形状有关（参见图4）。
当用上述条件同样简化，则得： （1）螺栓头部是平的则W=90P; (2)螺母夹紧形式，则W ≈70R 。
图4。