夹紧机构

第三十四讲工件在夹具中的夹紧

一、夹紧装置的组成和要求

1．夹紧装置的组成

工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有：

1）动力装置：产生夹紧动力的装置。

2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。

3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。

图34－1夹紧装置的组成

1－气缸2－斜楔3－滚子4－压板

在有些夹具中，夹紧元件（例如图34－1中的压板4）往往就是中间传力机构的一部分，难以区分，统称为夹紧机构。

2．对夹紧装置的要求

1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。

2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。

3）操作安全、省力。

4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。

二、夹紧力的确定

1．夹紧力作用点的选择

1）夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内 2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位

3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，使夹紧稳固可靠

图34－2夹紧力作用点的选择

1－定位元件2－工件

图34－3夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位

图34－4夹紧力的作用点应位于靠近加工表面

1－压盖 2－基座

2．夹紧力作用方向的选择

1）夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基面

2）夹紧力的作用方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的夹紧变形

3）夹紧力作用方向应尽量与工件的切削力、重力等的作用方向一致，这样可以减小夹紧力。

图34－5 夹紧力应垂直于主要定位基面

图34－6夹紧力应与工件刚度最大方向一致

3．夹紧力的估算

设计夹具，估算夹紧力是一件十分重要的工作。夹紧力过大会增大工件的夹紧变形，还会无谓地增大夹紧装置，造成浪费；夹紧力过小工件夹不紧，加工中工件的定位位置将被破坏，而且容易引发安全事故。

在确定夹紧力时，可将夹具和工件看成一个整体，将作用在工件上的切削力、夹紧力、重力和惯性力等，根据静力平衡原理列出静力平衡方程式，即可求得夹紧力。为使夹紧可靠，应再乘一安全系数k，粗加工时取k＝2.5～3，精加工时取k＝1.5～2。

加工过程中切削力的作用点、方向和大小可能都在变化，估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。

三、典型夹紧机构

1．斜楔夹紧机构

斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的，常用于气动和液压夹具中。在手动夹紧中，斜楔往往和其他机构联合使用。

斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、液压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。

2．螺旋夹紧机构

采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧

机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。

3．偏心夹紧机构

偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型，它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心，圆偏心夹紧机构具有结构简单，夹紧迅速等优点；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。

4．定心夹紧机构

定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。

5．铰链夹紧机构

铰链夹紧机构是一种增力装置，它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点，广泛应用于气动夹具中。

6．联动夹紧机构

图34－7双向作用固定式活塞气缸图

1－前盖2－气缸体3－活塞杆4－活塞5－密封圈6－后盖

联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一个操作手柄或一个动力装

置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件。

四、夹紧的动力装置

在大批大量生产中，为提高生产率、降低工人劳动强度，大多数夹具都采用机动夹紧装置。驱动方式有气动、液动、气液联合驱动，电（磁）驱动，真空吸附等多种形式。

1．气动夹紧装置

气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。

活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式气缸。

2．液压夹紧装置

液压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同，所不同的是它所用的工作介质是压力油。与气压夹紧装置相比，液压夹紧具有以下优点：

①传动力大，夹具结构相对比较小；

②油液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳；

③噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统，应用范围受限制。