专用夹具夹紧元件和装置的结构及其选用
夹具(夹紧装置设计3-2)
垂直于螺旋面作用力R、摩擦力 F 1 ；
——分解螺杆轴向分力，与W平衡，
——周向分力作用在螺纹中径 d 0 上，对螺杆产生力矩：
T2 Wt(g1)d20
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矩形螺杆受力示意图
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建立静平衡方程式：
QW L( t g 1)d 2 0W2 t g r' 0
大斜角 2 一段使滑柱迅速上升，小斜角 1 一段确保自锁。
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4．斜楔夹紧的结构特点 （1）斜楔的自锁性； （2）斜楔可改变夹紧力方向； （3）斜楔具有增力作用； （4）斜楔夹紧在夹紧方向上的行程小； （5）斜楔夹紧效率低：
斜楔与夹具体、工件为滑动摩檫。 ——多用于机动夹紧装置中
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（二）螺旋夹紧机构 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。
◇图（a）夹紧力W与重力G、切削力F方向一致：可以不夹紧 或用很小的夹紧力，
W0
◇图（b）夹紧力W与切削力F垂直：夹紧力较小，
W F G
图（c）夹紧力W与切削力F成一夹角：夹紧力较大，
W F (co ssin ) G (si n co )s
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★图（d）夹紧力W与切削力F、重力G垂直：夹紧力最大， W F G
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摆动压块
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★快速夹紧机构： 单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢，装卸工件费时，为了克服这 一缺点，出现了各种快速螺旋夹紧机构。
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使用了开口垫圈
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采用了快卸螺母
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夹紧轴1上的直槽连 着螺旋槽，先推动 手柄2，使摆动压 块迅速靠近工件， 继而转动手柄，夹 紧工件并自锁。
常见螺旋夹紧机构
第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
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。
机械学院
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
机械学院
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
机械学院
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
机械学院
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
机械学院
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。
机械学院
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。
专用夹具夹紧元件和装置的结构及其选用
确定定位方式和装置
根据零件的定位基准和加工要求，确 定定位方式和装置，如固定定位、浮 动定位或自定心定位等。
校核夹具的刚度和稳定性
对所选夹具进行刚度和稳定性校核， 确保其在加工过程中能够保持稳定， 并满足加工要求。
选用实例分析
数控机床夹具选用
根据数控机床的特点和加工要求，选 用高效、高精度的数控机床夹具，如 真空吸盘、液压夹具等。
03
专用夹具夹紧装置的结 构
机械式夹紧装置
手动夹紧装置
通过手动操作实现夹紧和松开， 结构简单，成本低，但效率较低。
气动夹紧装置
利用压缩空气作为动力源，可以实 现快速夹紧和松开，但需要配置气 源。
电动夹紧装置
通过电机驱动实现夹紧和松开，操 作简便，效率高，但成本较高。
液压式夹紧装置
01
02
03
单向液压夹紧装置
02
夹具的主要作用是确保工件或工 具在加工、装配、检测等过程中 的稳定性和精度，提高生产效率 和产品质量。
夹紧元件和装置的分类
根据用途分类
根据夹紧方式分类
可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具等。
可分为机械式夹具、气动式夹具、液 压式夹具等。
根据结构分类
可分为固定式夹具、回转式夹具、翻 转式夹具等。
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工艺性
夹具应便于制造、调整、维修 和更换易损件，并有利于实现 加工自动化。
经济性
夹具应尽量采用标准件，减少 加工工作量，降低成本，同时 也要考虑使用寿命和折旧费用
。
选用方法
分析零件
对被加工零件的形状、尺寸、精度和 材料进行分析，确定夹具的类型和规 格。
工件在夹具中的夹紧
2.液压夹紧
特点： (1)工作压力高，传动力大， 不需增力机构，夹具结构 简单； (2)油液不可压缩，夹紧刚 性大，工作平稳，夹紧可 靠； (3)噪声小，劳动条件好。 (4)适用于重力切削或加工 大型工件时的多处夹紧。
3.气-液压组合夹紧
1—气缸 2—增压缸 5—工作缸 6—活塞
3—活塞杆
4—活塞杆
夹紧装置的基本要求： ⑴夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；
⑵夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中
不移动、不转动、不振动，又不得产生不能使工 件产生变形或损伤工件表面； ⑶夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、 安全；
⑷结构紧凑，产纲领相适应。
3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小
切削力对夹紧点的力矩，防止或减少工件的加
工振动或弯曲变形。
3.夹紧力大小的估算
夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大
小、方向和相互位置关系具体计算。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
一.夹紧装置的组成及其基本要求
(1)力源装置：产生夹紧 作用力的装置。所产 生的力称为原始力， 如气动、液动、电 动等，图中的力源装置是气缸。对于手动夹紧 来说，力源来自人力。
(2)夹紧元件：夹紧装置的最终执行元件，与工件 直接接触完成夹紧作用，如图中的压板。
⑵中间传力机构 介于力源和夹紧元件之间传递 力的机构，如图中的杠杆。 在传递力的过程中， 它能起到如下作用: 1)改变作用力的方向; 2)改变作用力的大小，通常是起增力作用; 3)使夹紧实现自锁，保证力源提供的原始力消失 后，仍能可靠地夹紧工件，这对手动夹紧尤为 重要。
圆柱夹具压紧机构
圆柱夹具压紧机构
圆柱夹具的压紧机构主要由驱动部件、传动部件和执行部件组成。
具体来说，这个机构包括弹簧、柱塞、夹爪和压紧机构等部分。
1.弹簧：弹簧是圆柱夹具中的重要组成部分，它负责提供夹紧力。
2.柱塞：柱塞是圆柱夹具中的另一个重要组成部分，它负责在弹簧
的作用下推动夹爪移动，从而实现对圆柱形工件的夹紧。
3.夹爪：夹爪是圆柱夹具中的主要执行部件，它负责夹紧圆柱形工
件。
夹爪的夹紧力可以通过调节弹簧的预紧力来控制。
4.压紧机构：圆柱夹具的压紧机构主要由驱动部件、传动部件和执
行部件组成。
驱动部件主要由电动机、液压马达等提供动力；传动部件主要由齿轮、链条等传递动力；执行部件主要由活塞、螺杆等执行动作。
在使用圆柱夹具时，需要先将圆柱形工件放置在夹具的夹爪之间，然后通过压紧机构对工件进行夹紧。
夹紧的过程中，弹簧被压缩，柱塞推动夹爪移动，实现对工件的夹紧。
在需要松开工件时，可以通过外部柱塞松开弹簧，使夹爪松开，从而取出工件。
夹紧机构与专用机床夹具
夹紧机构与专用机床夹具一、工件的夹紧将工件定位后的位置固定下来称为夹紧，夹紧的目的是保持工件在定位中所获得的正确位置，使其在外力（夹紧力、切削力、离心力等外力）作用下，不发生移动和振动。
一、夹紧装置的组成及基本要求图 9-33 液压夹紧的铣床夹具1 －压板2 －铰链臂3 －活塞杆4 －液压缸5 －活塞1 . 夹紧装置的组成夹紧装置由两个基本部分组成。
（ 1 ）动力装置夹紧力的来源于人力或者某种动力装置。
用人力对工件进行夹紧称为手动夹紧。
用各种动力装置产生夹紧作用力进行夹紧称为机动夹紧。
常用的动力装置有：液压、气动、电磁、电动和真空装置等。
（ 2 ）夹紧机构一般把夹紧元件和中间传递机构和成为夹紧机构。
1 ）中间传递机构它是在动力装置与夹紧元件之间，传递夹紧力的机构。
其主要作用有：改变作用力的方向和大小；夹紧工件后的自锁性能，保证夹紧可靠，尤其在手动夹具中。
2 ）夹紧元件是执行元件，它直接与工件接触，最终完成夹紧任务。
图 9-33 所示是液压夹紧的铣床夹具。
其中，液压缸 4 、活塞 5 、活塞杆 3 组成了液压动力装置，铰链臂 2 和压板 1 等组成了铰链压板夹紧机构，压板 1 是夹紧元件。
2 . 对夹紧装置的基本要求（ 1 ）能保证工件定位后占据的正确位置。
（ 2 ）夹紧力的大小要适当、稳定。
既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。
夹紧力稳定可减少夹紧误差。
（ 3 ）夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。
工件的生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。
（ 4 ）工艺性好，使用性好。
其结构应尽量简单，便于制造和维修；尽可能使用标准夹具零部件；操作方便、安全、省力。
二、夹紧力的确定设计夹具的夹紧机构时，所需夹紧力的确定包括夹紧力的作用点、方向、大小三要素。
1 . 夹紧力的方向（ 1 ）夹紧力的方向应有助于定位，不应破坏定位。
图 9-34 夹紧力的方向朝向主要定位面只有一个夹紧力时，夹紧力应垂直于主要定位支承或使各定位支承同时受夹紧力作用。
2.2 常用的夹紧机构(借鉴材料)
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9
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
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1、单个螺旋夹紧机构
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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
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图3.20
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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
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1、单件联动夹紧机构
单件同向联动夹紧机构
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单件对向联动夹紧机构
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单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
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2、多件联动夹紧机构
此机构多用于中小 型工件的多件加工。 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
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（2）连续多件夹紧
理论上各工件的夹紧力： FWi Fw
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。
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（3）对向式多件联动夹紧
第四章夹紧装置设计
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第三节常用的典型夹紧机构
二、螺旋夹紧机构
1.单螺旋夹紧机构 单螺旋夹紧机构 是最简单的螺旋夹紧机构， 图2-22 ( a)是最简单的螺旋夹紧机构，螺钉头部直接压紧工件表 是最简单的螺旋夹紧机构 这种机构在使用时容易压坏工件表面， 面。这种机构在使用时容易压坏工件表面，而且拧动螺钉时容易使工 件产生转动，破坏原来的定位，一般应用较少。图2-22 ( b )中，螺杆 件产生转动，破坏原来的定位，一般应用较少。 中 3的头部通过活动的压块 与工件表面接触，在拧动螺杆时，压块不随 的头部通过活动的压块1与工件表面接触 的头部通过活动的压块 与工件表面接触，在拧动螺杆时， 螺杆转动，而只做轴向移动，可防止在夹紧时带动工件转动， 螺杆转动，而只做轴向移动，可防止在夹紧时带动工件转动，并避免 压坏工件表面。采用衬套2可以提高夹紧机构的使用寿命 可以提高夹紧机构的使用寿命， 压坏工件表面。采用衬套 可以提高夹紧机构的使用寿命，当螺纹磨 损时也可通过更换件2，迅速恢复螺旋夹紧功能。 损时也可通过更换件 ，迅速恢复螺旋夹紧功能。 2.螺旋压板夹紧机构 螺旋压板夹紧机构 为螺旋压板夹紧机构。 图2-23为螺旋压板夹紧机构。 为螺旋压板夹紧机构 3.快速夹紧机构 快速夹紧机构 图2-24为快速夹紧机构 为快速夹紧机构
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第三节常用的典型夹紧机构
1.机械定心夹紧机构 机械定心夹紧机构 一般三爪卡盘、双顶尖、等距移动双V形块等均为机械定心夹紧 一般三爪卡盘、双顶尖、等距移动双 形块等均为机械定心夹紧 机构图 所示为利用斜楔实现机械定心夹紧机构的形式。 机构图2-26 ( a)所示为利用斜楔实现机械定心夹紧机构的形式。工作 所示为利用斜楔实现机械定心夹紧机构的形式 时推动锥体2向右移动 使三个卡爪1同时仲出 向右移动， 同时仲出， 时推动锥体 向右移动，使三个卡爪 同时仲出，对工件内孔进行定心 夹紧 2.弹性定心夹紧机构 弹性定心夹紧机构 弹性定心夹紧机构常用于装夹轴、套类工件。 弹性定心夹紧机构常用于装夹轴、套类工件。图2-26 ( b )所示 所示 为用于工件以内孔为定位基面的弹簧心轴。旋转螺母4时 锥体1和锥 为用于工件以内孔为定位基面的弹簧心轴。旋转螺母 时，锥体 和锥 迫使弹性简夹2上的簧瓣定心涨开 套3迫使弹性简夹 上的簧瓣定心涨开，从而将工件定心夹紧。 迫使弹性简夹 上的簧瓣定心涨开，从而将工件定心夹紧。
夹具夹紧机构(重要)
≤4°，自锁性能更
好，耐振；夹紧行程 不受限制，但夹紧行 程大时，操作时间长。
图3.15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
⑶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
特点：P295
避免 支承 反力 与夹 紧力 构成 力偶
b)、 c)正确
d)错误
2.有利减小变形 ： a)作用点位于工件刚性较好部位 b)变集中作用为分散作用
可造成工件薄壁底部较大的变形
改进后的结构
a) c)正确，b) d) e)错误
(3) 有利减小振动 ：
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形。
转动偏心轮，γ =0°～180 °， h从（R- e )变 到（R+ e )——就是偏心轮夹紧原理。
h= R- e conγ
以a点夹紧时，γ= 0°，升角 α=0 ° ，相对于斜楔的楔角为0。
当转至P点夹紧， O1 O的连线 与O1 P之间的夹角γ=9 0°时， aP 达最大.
αPmax=tg-1e/R
（二）夹紧力作用点的选择 （图30、图31、图32、图33） （加图3-10、3-11）
⑴保证定位稳定可靠：
⑵ 有利减小变形 ： a)作用点位于工件刚性较好部位定可靠：
夹紧力的作用点应与支承点“点与点”对 应，或在支承点确定的区域内.
等）或 力矩的静力平衡方程式求出；
实际夹紧力:Fwk =KFw K粗加工2.5～3；精加工1.5～2。
P293铣销的分析方法计算过程 （图34、表5-3）
三、常用夹紧机构
专用夹具夹紧元件和装置的结构及其选用
3.2夹紧力的确定
1.主要夹紧力方向应尽量垂直主要定位面 切削力应尽量传给夹具体
2.夹紧力作用点应落在定位元件支承范围内 3.与夹紧力大小有关的准则
► 夹紧力过小→夹紧不可靠→工件产生移 动，破坏定位； ► 夹紧力过大→变形增大→△jj增大。 ► 夹紧力大小确定 ► 理论夹紧力:Fw根据切削力F(刀具课讲) 按静力平衡求的； ► 实际夹紧力:Fwk =KFw
►2、常见的定心夹紧机构
(1) 螺栓式定心夹紧机构
1、5－滑座；2、4－V形块钳口； 3－调节杆；6－双向螺杆
(2) 楔式定心夹紧机构
(3) 杠杆式定心夹紧机构
图3.35 机动楔式夹爪自动定心机构 1夹爪；2本体；3弹簧卡圈；4拉杆；5工件
图3.36杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；2滑套；3钩形杠杆；
4轴销；5夹爪
(4) 弹簧筒夹式定心夹紧机构
图3.37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
(6) 液性塑料定心夹紧机构
图3.38 波纹套定心心轴 3垫圈；4工件；5支承圈
1螺母；2波纹套；
图3.39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
单件联动夹紧机构2单件对向联动夹紧机构整理ppt2多件联动夹紧机构2多件联动夹紧机构1多件平行联动夹紧机构整理ppt多件连续夹紧机构对称式多件联动夹紧机构复合式多件联动夹紧机构整理ppt3535定心夹紧机构定心夹紧机构定位和夹紧同时实现的夹紧机构工作原理
专用夹具夹紧元件和装置 的结构及其选用
制作人 王瑞瑞 赵成松 蒋平 董
压板
滚子
斜楔
气 缸
工件
► 夹紧装置的基本要求 ► ⑴工件不移动原则； ► ⑵工件不变形原则； ► ⑶工件不振动原则； ► ⑷安全、省力、方便； ► ⑸自动化、复杂化程度与生产纲领相一致。
3.1夹紧装置的组成和基本要求,夹紧力的确定(改)
1．以外圆定位时的定位误差计算
ΔD
δd 2
sin(1α/2)
ΔD
δd 2
1 sin(α/2)
1
ΔD
δd 2
1 sin(α/2)
1
2．一面两孔定位的定位误差计算 两定位销中心距设计 圆柱销设计 削边销设计 定位误差计算
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
一、 夹紧装置的组成 二、 夹紧装置的基本要求 三、 夹紧力确定的基本原则 四、 减小夹紧变形的方法
四、减小夹紧变形的方法
1．合理定三要素； 2．均布夹紧力； 3．提高刚度；
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作业
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
四、减小夹紧变形的方法
例．薄壁套夹紧变形与减小措施
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薄壁套筒的夹紧变形
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
四、减小夹紧变形的方法
1．合理确定夹紧力的方向、作用点和大小。
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
2．夹紧力的作用点
（1）夹紧力的作用点应靠近定位元件的几何中心或落在定位元 件的支承范围内。
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
三、确定夹紧力的基本原则
2．夹紧力的作用点
（2）夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位 。
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
三、确定夹紧力的基本原则
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3.1夹紧装置的组成与夹紧力的确定
机床夹具--夹紧装置与夹紧力图
第三节 夹紧装置与夹紧力
1．夹紧装Байду номын сангаас的组成
夹紧装置组成示意图 1—气缸 2—连杆 3—压板
(1) 力源装置 图中1 产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力 (2) 中间传力机构 图中2 介于力源和夹紧元件之间传递力的机构 (3) 夹紧元件 图中3 夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹 紧作用
夹紧装置组成示意图 1—气缸 2—连杆 3—压板
2．对夹具装置的要求
（1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。 （2） 夹紧力大小要适当。 （3） 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工 件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性， 尽可能采用标准化元件。 （4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省 力、安全。 良好的自锁性。
单螺旋夹紧
3．偏心夹紧 图
①、特性: (1) 圆偏心夹紧的自锁条件：D/e≥14。D/e值叫做偏 心轮的偏心特性，表示偏心轮工作的可靠性，此值 大，自锁性能好，但结构尺寸也大 (2) 增力比：i=12~13。 ②、特点: 优点是操作方便，动作迅速，结构简单 缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不 耐振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用 于手动夹紧机构。
夹紧力作用点应在支承面内 (a) 不合理 (b) 合理
夹紧力作用点应在刚性较好部位 (a) 不合理 (b) 合理
以减小切削 力对工件造成的 翻转力矩。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。 夹紧力作用点应靠近加工表面
3．夹紧力大小的确定
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。 采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力 的大小 当设计机动(如气动、液压、电动等)夹紧装 置时，则需要计算夹紧力的大小。 夹紧力三要素的确定必须全面考虑工件的 结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等 多种因素。
第一节 夹紧装置的组成及其设计要求,第二节 夹紧力的确定
b)、c)错误，d)正确
结论：主要夹紧力方向应尽量 垂直主要定位面。
(2)
有利于减小夹紧力的大小
图3.4夹紧力方向与夹紧力大小的关系 FW 夹紧力；F切削力；G工件自重
• a) F、 Fｗ 、G三力同向，且指向夹具体； Fw 最小 • b) F=(G+ Fw )f→ Fw =F/f－G=6.67F－G； • （假设ｆ＝0.15 下同） • c) F1－G1=( Fw+G2+F2)f (假G2=G1=0.5G、 • F1=F2=0.5F下同) → Fw =(F1－G1)/f－G2－F2
⑵ 有利减小变形 ：图3.7 a)作用点位于工件刚性较好部位 b)变集中作用为分散作用
a) c)正确，b) d) e)错误
(3) 有利减小振动 ：图3.8
作用点应尽量靠近工件加工部位
a) c)合理，b) d)不合理
当作用点只能远离加工面，可增设辅助支承
图3.9增设辅助支承和辅助夹紧力
3、与夹紧力大小有关的准则 夹紧力过小→夹紧不可靠→工件产生移 动，破坏定位； 夹紧力过大→变形增大→△jj增大。 夹紧力大小确定 理论夹紧力:Fw 根据切削力F(刀具课讲) 按静力平衡求的； 实际夹紧力:Fwk =KFw K粗加工2.5～3；精加工1.5～2。
§3-2 夹紧力的确定
1. 夹紧力的方向：
a. 夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性 b. 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力
夹紧力 最小
夹紧力 最大
夹紧力 次之
夹紧力的确定
1. 夹紧力的方向：
a. 夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性 b. 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力
夹紧力的确定ຫໍສະໝຸດ 要求(1)主要在粗加工时考虑，要求(2)、(3) 主要在精加工时考虑
模具夹紧器结构
模具夹紧器结构
模具夹紧器是一种用于固定和夹紧模具的装置，通常用于注塑成型、压铸、冲压等工艺中。
它的主要作用是确保模具在加工过程中保持稳定的位置，以保证产品的质量和生产效率。
模具夹紧器的结构一般包括以下几个部分：
1. 夹紧座：夹紧座是夹紧器的主体部分，通常由铸铁或钢制成，具有足够的强度和刚度，以承受模具的重量和夹紧力。
2. 夹紧块：夹紧块是夹紧模具的关键部件，通常由耐磨材料制成，如合金钢或硬质合金。
夹紧块的形状和尺寸根据模具的形状和尺寸进行设计，可以通过螺栓、螺母等紧固件与夹紧座连接。
3. 动力装置：动力装置用于提供夹紧力，通常包括液压缸、气缸、电动马达等。
动力装置可以通过控制阀进行控制，以实现夹紧和松开的操作。
4. 导向装置：导向装置用于引导夹紧块的运动，确保夹紧块的运动轨迹准确，以保证夹紧的精度和稳定性。
5. 传感器：传感器用于检测夹紧状态，通常包括压力传感器、位置传感器等。
传感器可以将检测到的信号反馈给控制系统，以便及时调整夹紧力和夹紧位置。
总之，模具夹紧器的结构设计需要考虑到夹紧力、夹紧精度、稳定性、可靠性等因素，以满足不同的加工需求。
在实际应用中，需要根据具体的情况选择合适的模具夹紧器结构，以提高生产效率和产品质量。
《机床夹具设计》夹紧装置设计
模块3夹紧装置设计【知识目标】➢机床夹具夹紧装置的组成和基本要求；➢夹紧装置中夹紧力大小、方向及作用点的基本确定方法；➢基本夹紧机构(斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、铰链夹紧机构)等工作特性。
【技能目标】➢掌握联动夹紧机构、定心夹紧机构以及夹紧动力装置的应用；➢掌握专用夹具夹紧装置设计的基本方法及应用；➢培养学生查阅“设计手册”和资料的能力，逐步提高学生处理实际工程技术问题的能力。
【任务描述】机械加工过程中，被加工的工件常会受到切削力、离心力、重力、惯性力等的作用，在这些外力作用下，要使工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或偏移，保证加工质量和生产安全，夹紧装置的设计尤为重要，一般夹具结构中都必须设计夹紧装置将工件可靠夹牢。
同时夹紧装置的结构合理性、装卸快捷性及使用的安全性等因素对于工件的加工的质量有重要的影响。
如图3-1所示，需要加工摇臂零件18H7孔，本任务就是根据加工要求设计一套专用夹具的夹紧机构来满足孔18H7的加工要求。
图3-1加工摇臂零件18H7孔【任务分析】图3-1为加工摇臂零件18H7孔的工序图，要求根据加工工艺要求设计该零件的夹紧装置。
首先要分析在加工18H7孔时，需要限制该零件哪几个自由度，既确定工件的定位基准；其次要根据夹紧装置的基本要求，来确定夹紧的三要素（大小、方向、作用点），并且根据常见夹紧装置的结构及生产现场的情况初步确定夹紧装置的结构特点。
最后要对夹紧装置进行误差分析和相关特性分析。
【任务引导】(1)工件定位与夹紧概念是什么？工件夹紧是由什么装置实现的？(2)机床夹具夹紧装置的组成和基本要求是什么？(3)夹紧力确定的基本原则是什么？(4)基本夹紧机构有哪些？主要结构特点是什么？(5)联动夹紧机构的种类有哪些？主要结构特点是什么？(6)定心夹紧机构的种类有哪些？主要结构特点是什么？(7)夹紧动力装置有哪些？主要结构特点是什么？(8)生产现场机床夹具动力装置有哪些？(9)生产现场专用机床夹具气动和液压动力装置组成有哪些？(10)生产现场斜楔夹紧机构和偏心夹紧机构的种类有哪些？特点是什么？(11)生产现场联动夹紧机构和定心夹紧机构的种类有哪些？特点是什么？【知识准备】学习情境3.1夹紧装置的组成和基本要求3.1.1夹紧装置的组成夹紧装置是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，典型的夹紧装置是由力源装置、中间传力机构和夹紧元件所组成。
机床夹具的夹紧装置
卧式镗铣床运行速度越来越高，快速 移动速 度达
到25～30m/min，镗杆 最高转 速6000r/min。 而卧式 加工中 心的速 度更高 ，快速 移动高 达50m/min， 加速度5m/s2， 位置精 度0.008～0.01m m， 重复定 位精度 0.004～ 0.005mm。
落地式铣镗床铣刀
由于落地式铣镗床以加工大型零件 为主， 铣削工 艺范围 广，尤 其是大 功率、 强力切 削是落 地铣镗 床的一 大加工 优势， 这也是 落地铣 镗床的 传统工 艺概念 。而当 代落地 铣镗床 的技术 发展， 正在改 变传统 的工艺 概念与 加工方 法，高 速加工 的工艺 概念正 在替代 传统的 重切削 概念， 以高速 、高精 、高效 带来加 工工艺 方法的 改变， 从而也 促进了 落地式 铣镗床 结构性 改变和 技术水 平的提 高。
3
机电工程系
3.夹紧力的大小 加工过程中,工件受到的理论上夹紧力的作用应与使工 件位移和翻转的力的作用平衡,但实际上夹紧力的大小还与 工艺系统的刚性、夹紧系统的工作效率等有关.而且切削力 的大小在加工过程中会发生变化.所以,夹紧力的大小确定 时,为保证安全要增加一定的安全系数.故夹紧力会远大于 切削力、离心力、惯性力及重力等对工件的作用。 生产中夹紧力的大小一般都通过经验估算,需准确时, 可查阅夹具设计手册进行计算。
机电工程系
机床夹具的夹紧装置 一、 工件的夹紧 1.夹紧装置的组成——动力装置、夹紧元件、中间传力机 构 2.夹紧装置的基本要求 (1)夹紧既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，
同时又不产生过大的夹紧变形和损伤工件表面。 (2)夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力。 (3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统
高速铣削给落地式铣镗床带来了结构 上的变 化，主 轴箱居 中的结 构较为 普遍， 其刚性 高，适 合高速 运行。 滑枕驱 动结构 采用线 性导轨 ，直线 电机驱 动，这 种结构 是高速 切削所 必需的 ，国外 厂家在 落地式 铣镗床 上都已 采用， 国内同 类产品 还不
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(4) 弹簧筒夹式定心夹紧机构
图3.37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
(6) 液性塑料定心夹紧机构
图3.38 波纹套定心心轴 3垫圈；4工件；5支承圈
1螺母；2波纹套；
图3.39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
►总结：‘‘正’’ ‘‘牢’’ ‘‘简’’ ‘‘快’’
3.2夹紧力的确定
1.主要夹紧力方向应尽量垂直主要定位面
切削力应尽量传给夹具体
2.夹紧力作用点应落在定位元件支承范围内
3.与夹紧力大小有关的准则
► 夹紧力过小→夹紧不可靠→工件产生移 动，破坏定位；
► 夹紧力过大→变形增大→△jj增大。 ► 夹紧力大小确定 ► 理论夹紧力:Fw根据切削力F(刀具课讲) ► 实际夹紧力:Fwk =KFw
►
2) 改变夹紧作用力的大小，上例斜楔具有增力作用；
►
3) 保证安全自锁，上例斜楔具有自锁性。
压板
滚子
斜楔
气 缸
工件
► 夹紧装置的基本要求 ► ⑴工件不移动原则； ► ⑵工件不变形原则； ► ⑶工件不振动原则； ► ⑷安全、省力、方便； ► ⑸自动化、复杂化程度与生产纲领相一致。
要求(1)主要在粗加工时考虑，要求(2)、(3)主要在精加工时 考虑
按静力平衡求的；
3.3 常见夹紧机构
1、斜楔夹紧机构 主要用于机动夹紧， 且工件精度较高
夹具体
工件
斜楔
► 2、螺旋夹紧机构：螺旋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。
图3.15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
应用：广泛用在手 动夹紧中
专用夹具夹紧元件和装置 的结构及其选用
制作人 王瑞瑞 赵成松 蒋平 董
雷鸣 徐阳 王俊宝 郭永辉
3.1夹紧装置的组成和基本要求
夹紧装置的组成
► ⑴ 力源装置：产生夹紧力的装置
► ⑵ 夹紧元件：压紧工件的元件
► ⑶ 中间递力机构：介于⑴、⑵之间的机构
► 作用：
►
1) 改变夹紧作用力的方向，上例变水平力为垂直力；
►2、常见的定心夹紧机构
(1) 螺栓式定心夹紧机构
1、5－滑座；2、4－V形块钳口； 3－调节杆；6－双向螺杆
(2) 楔式定心夹紧机构
(3) 杠杆式定心夹紧机构
图3.35 机动楔式夹爪自动定心机构 1夹爪；2本体；3弹簧卡圈；4拉杆；5工件
图3.36杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；2滑套；3钩形杠杆；
②多件连续夹紧机构
③对称式多件联动夹紧机构
④复合式多件联动夹紧机构
► 3.5 定心夹紧机构
定位和夹 用“定位—夹 紧”元件的等 速移动或均匀 弹性变形来实 现定心或对中
特点：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
► 3、偏心夹紧机构
应用：偏心夹紧机构产生的夹紧力较小， 自锁性能又不好，一般用在功削力不大 且无振动的场合，又S较小，对夹紧尺 寸要求较严。
►3.4 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。
⑴单件联动夹紧机构
（2）单件对向联动夹紧机构
► ２、多件联动夹紧机构
（１）多件平行联动夹紧机构