22常用的夹紧机构

六、定心夹紧机构
（一）工作原理
当被加工面以中心要素（轴线、中心平面）为工序加工基准时，为使基准 重合以减少定位误差，常采用能同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机 构—定心夹紧机构。
①“定位—夹紧”元件合二为一； ②始终有：△db=0； ③主要用 在要求定心和对中的场合
（二）各类典型机构特点及适用范围
不同。根据受力分析，偏心轮的夹紧力可
用下式估算：
FJ

rtan(
FQ L
2 ) tan1
小结：偏心夹紧机构操作方便，动作迅速，结构
简单，但自锁性差，夹紧力小，夹紧行程不大， 结构不耐振，适于切削平稳且切削力不大的场合， 常用于手动夹紧。
5、偏心轮的设计
① 选工作区：根据加工要求确定转角范围； ② 夹紧行程h确定： h= △S1+△S2+△S3+△S4 △S1——装卸工件所留空隙(mm)，取≥0.3； △S2—夹紧机构变形补偿量(mm)，取=0.05～0.15 △S3——夹紧尺寸误差补偿量(mm)，即为夹紧工
的组合结构 铰链压板机构，增力但减
小夹紧行程 钩形压板 自调节式压板
3、快速装卸机构
1）快卸垫圈螺母夹紧机构 2）快卸螺母结构 3）回转压板夹紧机构 4）快卸螺杆机构 5）直槽与螺旋槽相连的螺杆结构
图3.20
目录 下一节
三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件。 优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。 缺点：夹紧行程和夹紧力均不大，机构不耐振，自锁可靠性差，一般
偏心轮与转轴间的摩擦角（该摩擦力矩小 可忽略）
曲线楔的自锁条件:αmax ≤ φ1 近似公式：e /R≤tgφ1 ≤f 一般f =0.1～0.15,所以： R/ e ≥7～10
FJ

rtan(
FQ L
2 ) tan1
4、夹紧力计算
圆偏心轮上各点升角不同，各点夹紧力也
二、螺旋夹紧机构
本质：相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧 工件仍是楔紧作用。
结构简单，螺纹升角α ≤4°，夹紧可靠，耐振。 夹紧行程不受限制，但夹紧行程大时，操作时间 长。 缺点是夹紧动作较慢，机动夹紧较少用。
主要结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹 紧机构
1、单个螺旋夹紧机构
受力分析: MQ—原始力矩; M1—螺母阻止螺钉转动的力矩; M2—工件阻止螺钉转动的力矩; 仨作用下处于平衡：
(FJ)min =2FQL / D〔tg（αmax+ φ2）+tg φ1〕
四、铰链夹紧机构
铰链夹紧机构 是一种增力机 构，由于结构 简单，增力倍 数大，摩擦损 失小，故在气 动夹具中应用 广泛。
五、联动夹紧机构
联动夹紧机构：利用一个原始作用力实现 单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构。 主要形式： 单件联动夹紧机构 多件联动夹紧机构
件尺寸的公差； △S4——行程贮备量(mm)，取=0.1～0.3。
偏心轮的设计
③确定e： 用α= 45～135 °作工作段，取e=0.7h；
用α= 90～180 °作工作段，取e=h；
④确定D：由D≥2e / f 确定D ⑤验算夹紧力：根据被加工件受力静力平衡算
出理论上需要的夹紧力FJ，再乘以安全系数K，就 是实际需要的夹紧力FJsh，(FJ)min≥FWK即可。
夹紧与辅 助支承联 动机构
联动夹紧机构设计要点
联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环 节，并具有足够的浮动量，动作灵活，符合机械传动原理。
适当限制被加工工件数量。 联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动
力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求机构简单紧凑， 提高工作效率，保证机构可靠的工作。 设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。 要保证联动夹紧机构的系统刚度。 正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工 件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。
§2.2 常用的夹紧机构
在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、 螺旋、偏心、铰链机构以及由他们 组合而成的夹紧装置应用最为普遍
一、斜楔夹紧机构
1－斜楔 2－工件 3－夹具体 锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用。斜楔一般用20号
钢渗碳淬火或45号钢淬火。
1、受力分析：
FW即斜楔对工件的夹紧力 FJ
直接采用斜楔时产生的夹紧力
⑴夹紧力Fw（ FJ）计算： FQ—作用在斜楔上的原始水平作用力； α—斜楔升角； φ 1、 φ 2：斜楔与夹具体之间的摩擦角
FJ

FQ
tan1 tan(2
)
2、工作特点
（1）斜楔的自锁性。
在夹紧作用力去掉后，在纯 摩擦力作用下，仍能保持夹 紧的现象。
角φ x ＜90 °。我们把工作转角范围内的那段轮 周称为圆偏心轮的工作段：
φ x =45～135 °，该范围升角大，夹紧力较小， 但夹紧行程大；工作较稳定，但自锁性能差；
φ x = 90～180 °，该范围升角由大到小，夹紧力 逐渐增大，自锁性能好，但夹紧行程小。
3、自锁条件
斜楔的自锁条件： α≤ φ1 + φ2 φ1 是圆偏心轮与工件间的摩擦角、 φ2是圆
2、夹紧行程
上图为圆偏心轮的结构及展开图。夹紧行程等于回转中心 到切点的距离与最小回转半径之差。圆偏心圆周上任一点 x的回转半径与Om的夹角φ x称为转角。
当偏心轮与工件切点在m时，转角为0，夹紧行程为0；当 偏心轮与工件切点在n时，转角为180°，夹紧行程为2e；
工作段
夹紧行程S= e (1＋sinβ) 工作转角太大则操作费时且不安全，所以一般转
7、液性塑料定心夹紧机构
工作原理：液态塑料 压力下使薄壁部分在 径向产生均匀的弹性 变形，从而将工件定 心夹紧。
特点：定心精度高、 定位稳定，实用性强
2－7、夹紧原理和结构改错(可直接 在图中改或文字叙述)
目录 下一节
刚度高、动作快、 增力比大、工作行程 也比较大，其定心精 度较低。它主要用于 工件的粗加工，由于 杠杆机构不能自锁， 所以这种机构自锁要 靠气压或其它装置， 其中用气压较多。
3、楔式定心夹紧机构
结构紧凑且传动准确，定心精度可达Φ 0.02 －0.07，比较适用于工件以内孔为定位基准的半 精加工
按定心作用原理分类：
一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现 定心夹紧；
另一种是依靠定心元件本身作均匀的弹性变形，从而实现定位夹 紧。
1、螺旋式定心夹紧机构
结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程 大而定心精度要求不高的工件。
2、杠杆式定心夹紧机构
实际上，在夹紧系统中，各环节的变形、传力过程中均存 在摩擦能耗， 工件较多时，力在传递过程中存在损耗，末 件夹紧力可能会不足。
（3）对向式多件联动夹紧
这类夹紧机构 可减少原始作 用力，但相应 增大了对机构 夹紧行程要求
（4）复合式多件联动夹紧
凡将上述多件联 动夹紧方式合理组 合构成的机构，均 称为复合式多件联 动夹紧。
单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
图示是常用的几种摆动压块， 光面用a)，毛面用b)
2、螺栓压板夹紧机构
可根据杠杆原理改变力 臂关系，使操作省力、使 用方便。
常见的五种典型组合结构： 减力但增加压板行程的组
合结构 不增力但改变夹紧力方向
。 用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合
圆偏心轮应用特性
相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间
1、结构特点：
O1是几何中心；O是回转中心；R是几何半径； e 是偏心 量， e = R－R0 ； r 是回转半径(回转中心和切点的连线) ；R0是最小回转半径；回转角β 是 OO1连线与水平线的夹角， 两线重合时，β=0， 使r 增 大方向β为正，所以β在±90° 范围内。升角 α是r 的垂线和 受压面之间的夹角；圆周上 各接触点的升角不是常数。
4、弹簧套筒式定心夹紧机构
机构简单、体积小、操作方便迅速，因而应用 十分广泛。一般用于半精加工或精加工场合。
5、膜片卡盘定心夹紧机构
具有工艺性、通用 性好、定心精度高操 作方便迅速等特点。 但它的夹紧力较小， 较常用于滚珠轴承零 件的磨削或车削加工 工序。
6、波纹定心夹紧机构
机构简单、装夹方便、使用寿命长、定心精度可 达Φ 0.005－0.01，精加工工序中应用较广泛。
螺纹的形成
MQ－M1－ M2＝0
FW

d2 2
FQ L
tan(a 1 ) r /
tan 2
FW——夹紧力(N)； FQ——原始作用力(N) L——作用力臂(mm)； d2——螺纹中径(mm)；
——螺纹升角(°)；
1——螺螺纹处摩擦角(°)
2——螺钉端部摩擦角(°)
r ——螺钉端部当量摩擦半径(mm)
自锁条件： F1≥FRx， 即：FWtgφ1 ≥ FWtg(α- φ2) 所以，α≤ φ1 + φ2 为自锁条件。
αmax =12º,一般取6º～8º。 气压或液压不需自锁，可稍 大些。
（2）改变作用力方向
（3）增力比计算
由夹紧力公式可知，夹紧力FJ(FW)与原始作 用力之比为扩力比，
iF

FJ FQ

1
tan1 tan(
2 )
（4）斜楔夹紧行程h小
h is s tan a
S受斜楔长度限制，要增 大夹紧行程h，须增大 斜角α。但α越大，自 锁性差。所以常采用 双斜楔结构。
3、适用场合
由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制约， 在确定斜楔升角时，要兼顾三者的实际需要。单 一斜楔夹紧机构夹紧力小且操作不便，很少使用， 通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。
1、单件联动夹紧机构
单件同向联动夹紧机构
单件对向联动夹紧机构
单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
2、多件联动夹紧机构
此机构多用于中小 Βιβλιοθήκη Baidu工件的多件加工。 按其对工件使力方 式的不同，
一般分为四种基本
形式：
（1）平行式多件
联动夹紧
FWi

FW n
（2）连续多件夹紧
理论上各工件的夹紧力： FWi Fw