机械夹紧机构

一、夹紧装置的组成及要求
1. 夹紧装置的组成 （1）力源装置 提供原始作用力的装置称为力源装置，常用的力源装置有 提供原始作用力的装置称为力源装置， 液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、真空装置等。 液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、真空装置等。以操作 者的人力为力源时，称为手动夹紧，没有专门的力源装置。 者的人力为力源时，称为手动夹紧，没有专门的力源装置。 （2）夹紧机构 要使力源装置所产生的原始作用力或操作者的人力正确地 作用到工件上，还需要有最终夹紧工件的执行元件（即夹紧元件） 作用到工件上，还需要有最终夹紧工件的执行元件（即夹紧元件） 以及将原始作用力或操作者的人力传递给夹紧元件的中间递力机构 夹紧元件和中间递力机构组成了夹紧机构。 夹紧元件和中间递力机构组成了夹紧机构。 如图14如图14-1所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4（力源装置） 的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4 力源装置） 压板1 夹紧元件）和连杆2 中间递力机构）所组成的。 压板1（夹紧元件）和连杆2（中间递力机构）所组成的。
（1）夹紧力作用点应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承 区域内，如图14- 所示。 区域内，如图14-5所示。
（2） 夹紧力作用点应 作用在工件刚性较好 的部位上，如图14–6所 如图14–
示
（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，如图14-7示。 ）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，如图14-
如图14-11a所示，两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶 如图14-11a所示，两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶 面同时夹紧工件。如图14-11b所示，为两个夹紧力方向相同，拧紧 面同时夹紧工件。如图14-11b所示，为两个夹紧力方向相同，拧紧 右边螺母，通过螺杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧 工件。
课题十四 工件的夹紧
【教学目的和要求】掌握夹紧力的确定方法，了解典型夹紧 教学目的和要求】掌握夹紧力的确定方法，
机构。能够合理确定夹紧方案， 机构。能够合理确定夹紧方案，具备设计简单夹紧机构 或装置的能力，会正确使用机床夹具。 或装置的能力，会正确使用机床夹具。
一、夹紧装置的组成及要求 二、夹紧力的确定 三、典型夹紧机构 四、联动夹紧机构 五、定心夹紧机构
（3）夹紧力方向应尽可能实现“三力”同向，以利于减小所需的夹紧力， 夹紧力方向应尽可能实现“三力”同向，以利于减小所需的夹紧力，
如 图14-4 所示。 14- 所示。
2.夹紧力作用点的确定 （1）夹紧力作用点应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承区域 如图14- 所示。 内，如图14-5所示。 （2） 夹紧力作用点应作用在工件刚性较好的部位上，如图14–6所示。 夹紧力作用点应作用在工件刚性较好的部位上，如图14– 所示。 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，如图14-7所示。 夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，如图143. 夹紧力大小的确定 夹紧力的大小要适当，夹紧力太小，难以夹紧工件；夹紧力太大， 夹紧力的大小要适当，夹紧力太小，难以夹紧工件；夹紧力太大，将 增大夹紧装置的结构尺寸，且会增大工件变形，影响加工质量。 增大夹紧装置的结构尺寸，且会增大工件变形，影响加工质量。夹紧力的 计算可参阅有关资料。 计算可参阅有关资料。
如图14- 所示，几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。 如图14-8所示，几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。
如图14- 所示，几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实 如图14-9所示，几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实 例
常用的偏心件是偏心轮和偏心轴，如图14-10所 常用的偏心件是偏心轮和偏心轴，如图14-10所 示，为偏心夹紧机构的应用实例。
如图14-14所示，为虎钳式定心夹紧机构，操作螺杆1 如图14-14所示，为虎钳式定心夹紧机构，操作螺杆1，使左、右旋 螺纹带动滑座上的V形架2 螺纹带动滑座上的V形架2、3（工作元件）作对向等速移动，便可实 现工件的定心夹紧，反之，便可松开工件。 现工件的定心夹紧，反之，便可松开工件。
1） 弹簧筒夹定心夹紧机构 如图14-15a所示为装夹工件以外圆柱面定位的 如图14-15a所示为装夹工件以外圆柱面定位的 弹簧夹头；如图14-15b所示为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。这类机构的 弹簧夹头；如图14-15b所示为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。这类机构的 主要元件是弹性筒夹，它是在一个锥形套筒上开出3 主要元件是弹性筒夹，它是在一个锥形套筒上开出3～4条轴向槽而形成的。
2．多件联动夹紧机构
多件联动夹紧机构一般有平行式多件联动夹紧机构和连续式多件联动 夹紧机构。 夹紧机构。 （1）平行式多件联动夹紧机构 如图14-12所示 在四个V 如图14-12所示，在四个V形块上装四个工件各夹紧力方向互相平行 若采用刚性压板如图14-12a所示，则因一批工件定位直径实际尺寸不一 如图14-12a 致，使各工件所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用图14-12b 使各工件所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。 14-12b 所示带有三个浮动环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且各工件所受 带有三个浮动环节的压板结构，既可同时夹紧工件， 的夹紧力理论上相等。 的夹紧力理论上相等。 （2）连续式多件联动夹紧机构 如图14-13所示 为同时铣削四个工件的夹具。 如图14-13所示，为同时铣削四个工件的夹具。
三、典型夹紧机构
1．斜楔夹紧机构
如图14- 所示，几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。 如图14-8所示，几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。
2．螺旋夹紧机构
如图14- 所示，几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实例。 如图14-9所示，几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实例。
3. 偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构， 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏 心夹紧机构。常用的偏心件是偏心轮和偏心轴， 心夹紧机构。常用的偏心件是偏心轮和偏心轴，如图 14-10所示 为偏心夹紧机构的应用实例。 14-10所示，为偏心夹紧机构的应用实例。 偏心夹紧机构的特点是结构简单、操作方便、 偏心夹紧机构的特点是结构简单、操作方便、夹 紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程小， 紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程小，一般用于切 削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。 削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。
如图14-13所示，为同时铣削四个工件的夹具。 如图14-13所示，为同时铣削四个工件的夹具。
五、定心夹紧机构
在机械加工中，常遇到许多具有对称轴线、 在机械加工中，常遇到许多具有对称轴线、对称平面或对称 中心的工件，这时，可采用定心夹紧机构，如三爪卡盘。 中心的工件，这时，可采用定心夹紧机构，如三爪卡盘。由于采 用定心夹紧机构时，对称轴线、 用定心夹紧机构时，对称轴线、对称平面或对称中心是工件的定 位基准，因而可使定位基准不产生位移。如果对称轴线、 位基准，因而可使定位基准不产生位移。如果对称轴线、对称平 面或对称中心又是工件的工序基准，则定位基准与工序基准重合。 面或对称中心又是工件的工序基准，则定位基准与工序基准重合。 定心夹紧机构具有在实现定心作用的同时并将工件夹紧的特 点。而且定心夹紧机构中与工件接触的元件既是定位元件也是夹 紧元件（称工作元件） 各工作元件能同步趋近或离开工件， 紧元件（称工作元件），各工作元件能同步趋近或离开工件，不 论各工作元件处于何位置，其对称中心的位置不变。 论各工作元件处于何位置，其对称中心的位置不变。正是由于这 些特点，能使工件的定位基准位置不变， 些特点，能使工件的定位基准位置不变，从而实现定心夹紧的作 用。
【教学内容摘要】 教学内容摘要】
【教学重点、难点】重点：夹紧力的确定 教学重点、难点】 【教学方法和使用教具】 讲授、讨论与习题 教学方法和使用教具】 讲授、 【教学时数】 4 教学时数】
工件定位之后，在切削加工之前，必须用夹紧装置将其夹紧，以防止在 加工过程中由于受到切削力、重力、惯性力等的作用发生位移和振动，影 加工过程中由于受到切削力、重力、惯性力等的作用发生位移和振动，影 响加工质量，甚至使加工无法顺利进行。因此，夹紧装置的合理选用至关 重要。
如图14-12所示，在四个V 如图14-12所示，在四个V形块上装四个工件各夹紧力方向互相平行若采用刚 性压板如图14-12a所示，则因一批工件定位直径实际尺寸不一致，使各工件 性压板如图14-12a所示，则因一批工件定位直径实际尺寸不一致，使各工件 所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用图14-12b所示带有三个浮动 所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用图14-12b所示带有三个浮动 环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且各工件所受的夹紧力理论上相等。 环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且各工件所受的夹紧力理论上相等。
夹紧力方向应朝向主要定位基准面，如图14- 所示。 夹紧力方向应朝向主要定位基准面，如图14-2所示。
（2）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，如 ）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，如 图14-3所示 14-
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（3）夹紧力方向应尽可能实现“三力”同向，以利于减 小所需的夹紧力，如图14小所需的夹紧力，如图14-4 所示。
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如图14- 所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4 如图14-1所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4 （力源装置） 压板1（夹紧元件）和连杆2（中间递力 压板1（夹紧元件）和连杆2 机构）所组成的。
二、夹紧力的确定
确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。 1.夹紧力方向的确定 （1）夹紧力方向应朝向主要定位基准面，如图14-2所示。 夹紧力方向应朝向主要定位基准面，如图14（2）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，如图14-3 夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，如图14所示。 所示。
四、联动夹紧机构
利用单一力源实现单件或多件的多点、 利用单一力源实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构 称为联动夹紧机构。联动夹紧机构便于实现多件加工， 称为联动夹紧机构。联动夹紧机构便于实现多件加工，故能减少 机动时间；又因集中操作，简化了操作程序， 机动时间；又因集中操作，简化了操作程序，可减少动力装置数 量、辅助时间和工人劳动强度等，因而能有效地提高生产率，在 辅助时间和工人劳动强度等，因而能有效地提高生产率， 大批量生产中应用广泛。 大批量生产中应用广泛。 联动夹紧机构可分为单件联动夹紧机构和多件联动夹紧机构。 1．单件联动夹紧机构 这类夹紧机构其夹紧力作用点有两点、三点或多至四点， 这类夹紧机构其夹紧力作用点有两点、三点或多至四点，夹 紧力的方向可以相同、相反、相互垂直或交叉。如图14-11a 紧力的方向可以相同、相反、相互垂直或交叉。如图14-11a所示， 两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶面同时夹紧工件。 两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶面同时夹紧工件。 如图14-11b 如图14-11b所示，为两个夹紧力方向相同，拧紧右边螺母，通过螺 为两个夹紧力方向相同，拧紧右边螺母， 杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧工件。 杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧工件。
常用的定心夹紧机构有如下Βιβλιοθήκη Baidu大类：
1．机械传动式定心夹紧机构 此类机构是利用机械传动装置使工作元件作等速移动来实现 定心夹紧作用的。 定心夹紧作用的。 如图14-14所示， 如图14-14所示， 2．弹性变形式定心夹紧机构 （1） 弹簧筒夹定心夹紧机构 如图14-15a所示为装夹工件以外圆柱 如图14-15a所示为装夹工件以外圆柱 面定位的弹簧 夹头；如图14-15b所示为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。 夹头；如图14-15b所示为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。这 类机构的主要 元件是弹性筒夹，它是在一个锥形套筒上开出3 元件是弹性筒夹，它是在一个锥形套筒上开出3～4条轴向槽而 形成的。 形成的。 （2） 膜片卡盘式定心夹紧机构 如图14-16所示为膜片卡盘。 如图14-16所示为膜片卡盘。 这一类定心夹紧机构的特点是：夹紧行程小， 定心精度高， 这一类定心夹紧机构的特点是：夹紧行程小， 定心精度高 ，但制 造较困难。 造较困难。