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1、 第四节 机床夹具夹紧机构的设计 一、夹紧机构设计应满足的要求 二、夹紧力的确定 三、常用夹紧机构 四、其它夹紧机构 五、夹紧机构的动力装置 一 夹紧机构设计应满足的要求 夹紧机构的设计原则： （ 1）保证定位准确、可靠（不能破坏定位）； （ 2）工件与夹具的变形要在允许的范围内； （ 3）夹紧机构必须可靠； （ 4）操作安全、省力、方便，符合习惯； （ 5）自动化程度与生产纲领适应。 （一）夹紧力的方向 （结合图例说明） 二 夹紧力的确定 1、有利于工件的准确定位 2、有利于减小工件变形 3、有利于减小所需的夹紧力。 （二）夹紧力的作用点 （结合图例说明） 1、保证定位稳定可靠 2、有利于减
2、小变形 3、有利于减小振动 4、夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还应考虑惯性力等），运用理论力学知识，计算出理论夹紧力，再乘以安全系数 K，此时实际所需夹紧力数值 （三）夹紧力大小 粗加工时， K=3 精加工时， K=2 （ 四 ） 其它准则 定位的夹紧力先动作 ， 夹紧的夹紧力后动作 F F P 图 位夹紧力先动作 夹紧元件只有在夹紧方向上移动 ， 夹紧过程中才不致破坏定位 。 学习内容： 一、斜楔夹紧机构 二、螺旋夹紧机构 三、偏心夹紧机构 三、 基本夹紧
3、机构 一、斜楔夹紧机构 1 点击 一、斜楔夹紧机构 2 点击 一、斜楔夹紧机构 3 点击 一、斜楔夹紧机构 4 点击 设计斜楔夹紧机构时，需要解决三个问题： 1、保证斜楔自锁的条件是什么？这就是合理选择斜楔升角的问题 2、如何计算斜楔的夹紧力大小？ 3、如何将原始作用力转化为夹紧力？这实际是解决中间递力机构的增力特性和夹紧行程问题 1、斜面自锁原理及斜楔自锁条件 ff螺纹自锁条件 斜面自锁条件 将斜面自锁条件推广到斜楔夹紧装置，两者的区别仅在于用斜楔夹紧时，存在两处摩擦接触面，即斜楔与工件、斜楔与夹具体。 因而有两个摩擦角 1 2 12 自锁条件 点击 自锁条件 12 12 a r c ta
4、n 0 . 1 5 4 311 通 常 f=保证自锁，手动夹紧机构的升角一般取 6 8 2、斜楔的夹紧力的计算 3 斜楔的扩力比与夹紧行程 扩力比 夹紧力与作用力之比称为扩力比 i 121t a n t a 12 102 . 6i 如 取 6 ， 得 到可见，在作用力不太大的情况下，斜楔的夹紧力是不大的（因为扩力比不大） 夹紧行程 t a nt a n 6 总结： 特点： 有自锁性。通常斜角 =6 8 有增力作用。增力比为 i=2 5。 能改变夹紧力的方向。 夹紧行程小。 主要用于 机动夹紧 ，当机动夹紧时不需要自锁，可取 =15 30 二、螺旋夹紧机构 1 点击 二、螺旋夹紧机构 2 点击
5、1、螺旋夹紧机构自锁条件 4 标 准 三 角 螺 纹 的 升 角 ，自 锁 性 能 良 好2、螺旋夹紧机构夹紧力的计算 螺杆在三个力矩作用下，处于平衡状态 ： 3 螺旋夹紧机构的扩力比与夹紧行程 扩力比 128 3 0 6 2若 使 用 力 臂 L=14d 的 标 准 扳 手 或 手 柄取 3 ， ， 2 12ta n ta 302200 1 4 011091753 03当 时当 d 时3夹紧行程 夹紧行程无限制，但时间较长 为了克服螺旋夹紧时费时的缺点，可以使用各种快速接近 或 快速撤离 工件的快速装夹结构 快速装夹结构 1点击 快速装夹结构 2点击 快速装夹结构 3 开口垫圈 点击 快速装
6、夹结构 4点击 快速装夹结构 5点击 2 典型螺旋压板夹紧机构 特点： 1 增大夹紧行程 2 比较费力 2典型螺旋压板夹紧机构 1 改变夹紧作用方向 2 夹紧力大于或等于作用力 2典型螺旋压板夹紧机构 1 夹紧行程小 2 比较省力 3 特殊结构的螺旋压板机构 自动回转钩形压板 点击 总结： 特点： 自锁性好，可靠性高。 增力比大。 i=65140 广泛用于 手动夹紧 中，通常使用快速装夹结构提高工件安装速度。 结构简单，应用广泛。 三、偏心夹紧机构 1 点击 三、偏心夹紧机构 2 点击 三、偏心夹紧机构 3 点击 三、偏心夹紧机构 4 点击 偏心夹紧原理 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角
7、不等， a、 升角为为 0， 自锁条件： D/ e 14 20 1、偏心夹紧机构自锁条件 圆偏心在任一夹紧位置等效于一直线楔 ， 所以夹紧力计算与斜楔夹紧相似 。 又从斜楔夹紧力计算公式知， 角越大 ， 产生的夹紧力越小 ， 所以 ， 夹紧力最小： 最小夹紧力 (N)； 原始作用力 (N) L 手柄至偏心的距离 ( 圆偏心与工件的摩擦角 ( )； 圆偏心与转轴的摩擦角 ( )； D 圆偏心轮直径 ( 122、偏心夹紧机构夹紧力的计算 12m a xm i n t a n)t a n (2 心夹紧机构的扩力比与夹紧行程 扩力比： 12 14 夹紧行程 S S = (1B) () (R e = e
8、 (1 有效工作区域 ：一般常选下面两种工作区域： 1) = 30 45 ， 为 楔角变化小 ， 工作较稳定 ， 大自锁性能差； 2) = 15 75 ，楔角变化大，工作不稳定，但夹紧时 小，自锁性能好。 特点： 自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。 有增力作用。增力比为 i=12 14。 夹紧迅速。 夹紧行程小。 一般用在切削力不大且无振动的场合，又夹紧行程小，对夹紧尺寸要求较严。 总结： 学习内容： 一、铰链夹紧机构 二、定心夹紧机构 三、联动夹紧机构 四、 其他夹紧机构 一 铰链夹紧机构 优点：动作迅速 ， 増力比大 ， 易于改变力的方向 。 缺点：自锁性差 应用：一般常用于气动 、 液
9、压夹紧 二 定心夹紧机构 1 等速位移原理 2 均匀弹性变形原理 三 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 。 设计联动夹紧机构应注意如下几点： （ 1）仔细进行运动分析和受力分析，确保设计图 能够实现； （ 2）保证各处夹紧均衡，运动不干涉； （ 3）各压板能很好的松夹，以便装卸工作； （ 4）注意整个机构和传动受力环节的强度和刚度； （ 5）提高可靠性，降低制造成本。 （ 1）单件同向联动夹紧机构 一、单件联动夹紧机构 （ 2）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 、多件联动夹紧机构 （）多件平行联动夹紧机构 图 （ 2）多件连续夹紧机构 图 （ 3）对称式多件联动夹紧机构 图 4）复合式多件联动夹紧机构图 五 夹紧机构的动力装置 (一 )气动夹紧装置 优点：传输、分配方便，干净； 缺点：尺寸较大，有排气噪音，夹紧力小。 (二 )液压夹紧装置 优点：装置紧凑，工作平稳，无噪音； 缺点：成本高。 (三 )气液联合夹紧装置 （气液增压器） 具有气动、液动的优点 (四 )其它动力夹紧装置 真空夹紧（非导磁材料） 电磁夹紧 其它（重力、惯性力、弹性力等） 本节结束
