两种定位夹紧机构工作原理分析 摘要：在生产中，我们时常会遇到需要夹紧工件的情况，对于不同形状的工件，我们需要不同类型的夹紧机构。本文主要介绍两类比较常用的快速夹紧机构，即斜楔式夹紧机构和偏心轮式夹紧机构的受力分析和自锁条件 关键词：夹紧力、自锁、升角、偏心轮 快速夹紧机构是指以快速简便的动作就能实现对物体施加某种形式的作用力，使之夹紧 固定、夹持移位或夹紧制动的机构。①根据其作用，分为定位夹紧机构、夹持位移机构和制 动夹紧机构。其中，定位夹紧机构是将工件定位夹紧后，能承受一定的外力作用而不松动的机构。如机床加工夹具和各种测试夹具等。本文介绍的两种快速夹紧机构即为定位夹紧机构。 一．斜块式斜楔夹紧机构（斜楔机构） 1.受力分析 斜楔夹紧机构的受力图如图1所示，作用力Q 推动楔块，顶块沿斜面向上的夹紧力为P ，法向力N 与沿接触面的摩擦力f 合成一个反力R 。顶块在Q 、P 和R 的作用下处于平衡状态，由里的封闭三角形可知，顶块的夹紧力为 tan() Q P =α+? 式中α———楔块斜面升角 φ———反力R 作用线与法向反力N 作用线之间的夹角，成为摩擦角。 α Q R N f P αφQ R P αφ 图1
αR f P α φ N Q P Q R φαγ L e h P O 1 O 2工件 A F α 图2 图3 2.自锁条件 夹紧后。顶块保持在夹紧状态，楔块不会自动松脱的现象，成为自锁。② 如图2所示，若顶块沿斜面向下相对滑动时，楔块将被推出。这时，P 为主动力，Q 为支持力，摩擦力f 向上。F 和法向力N 合成反力R 。可得 tan()Q P =?-α 由上式可知，若α>?，则Q<0，即力Q 的方向与图中所示相反。这时，只要存在力Q 就能使楔块松脱。若α
多工位自动夹紧装置的设 计 Prepared on 24 November 2020
无锡太湖学院 毕业设计（论文）题目：多工位自动夹紧装置的设计工学院机械工程及自动化专业 学号： 1223120 学生姓名：费佳伟 指导教师： XXX （职称：XXX） 2016年5月25日
摘要 在对多工位自动夹紧装置系统结构的设计工作，可以分为计划方案的定制、传动设备、夹紧构造的设计包括基本部件的设计，最后针对部分设计的效果进行检验。在对多功能自动夹紧装置的设计中设有两个夹具杆，节省了零件下料到夹紧以及放松的时间，减轻人工的负担，更加智能化、人性化，机体结构简单，可适应加工零件的不同厚度。拆卸和装配简单，节省资源。整体机构采用立式布置，结构紧凑，并使用电机作为动力来源，省时省力。在对能源设计方面，重新选择动力来源，改进切削方法，不仅增强了家用切片切丝机的加工能力，还提高了使用的安全性。 关键词：多工位；自动；PLC
ABSTRACT In the overall structure of the multi station automatic clamping device design process, including the principle of design, transmission mechanism, a clamping mechanism design of the main components and the structure design and on the part of the design results are checked. In the design of multi function automatic clamping device is provided with two jig rod, saving parts under the expected clamping and relax time, lighten the burden of artificial, more intelligent, humane and body structure simple, adapt to the different thickness of the parts processing. Disassembly and assembly is simple, save resources. The overall mechanism adopts the vertical layout, compact structure, and use the motor as a power source, saving time and effort. In design of energy, re select the source of power, to improve the cutting method, not only to enhance the household slicing and shredding machine processing capacity, but also improve the safety of use. Keywords: automatic cutting machine; PLC;
工件的装夹和夹紧装置
课题项目：工件的夹紧和夹紧装置 教学目标知识目标 1、掌握基本夹紧机构夹紧力的计算方法； 2、掌握基本夹紧机构自锁条件的确定方法；能力目标 1、掌握斜楔夹紧机构的原理及组成； 2、掌握螺旋夹紧机构的结构及原理； 3、掌握圆偏心夹紧机构的原理。 素质目标 1、培养学生语言表达能力； 2、培养学生自主学习的能力； 3、培养学生团队协作的能力； 4、增强学生的安全意识。 教学重点基本夹紧机构自锁条件的确定方法 教学难点螺旋夹紧机构的结构及原理 课型多媒体授课授课课时2课时 教学过程教学内容教学方 法、手段 师生 活动 时间 分配 导入 根据下图中斜楔夹紧机构的受力分析，来 确定基本夹紧机构夹紧力的计算、自锁条件及 几何特点，是我们本项目所要解决的问题。 情境教 学法 多媒体 1、教师 讲解； 2、学生 听课 5 分 钟 教 学实施告知 1.夹紧装置的组成 1）力源装置力源装置是产生夹紧原始作 用力的动力装置。通常使用的动力装置有气压 装置、液压装置、电动装置、磁力装置等； 2）夹紧机构夹紧机构一般由中间递力机 构和夹紧元件组成。它的作用是传递原始作用 力，改变其大小、方向，使之变为夹紧力，并 执行夹紧工件的任务。 2.夹紧装置的基本要求 1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获 得的正确位置； 2）夹紧应可靠和适当； 3）夹紧装置应操作方便，省力、安全； 4）夹紧装置的复杂程度与自动化程度应与 工件的生产批量和生产方式相适应。 3.夹紧力方向的确定原则 1）夹紧力作用方向应有利于工件的准确定 位，而不能破坏定位。为此一般要求夹紧力方 向朝向定位元件，且应垂直于主要定位基准。 2）夹紧力作用方向应使工件夹紧变形小。 为此一般要求夹紧力作用方向最好指向工件刚 讲授法； 讨论法； 多媒体； 1、教师 讲解； 2、学生 听课 10 分 钟
夹具设计师手册丨十三种夹紧装置图例 本周为大家带来的是十四种夹紧装置图例 1.消除齿侧间隙 图1 注意左上图所示的齿抢C和齿轮E用键连接。具有弹簧加载的齿轮D在C和E之间的空间转动，如A-A剖面图所示。弹簧使齿轮C和E在一个方向转动，而使齿轮D在相反方向转动，这样便消除了C和E与工件相配轮齿之间的任何间隙。 C上的固定螺钉限制D的转动(见B-B剖面图)。压板上的两个指孔F使拆卸压板方便。 2.中心架 图2 当手柄摆到左边并离开F后，将爪A抬起。当H调整垂直位置时，可调正偏心轴G使爪A 和B水平移动。可调止动螺钉E用以防止夹紧动作。中心架只使工件定位，而不夹紧工件。 3.拉刀夹头 图3
推下才使三个夹爪B退出，便可卸下拉刀。 4.扭矩手轮 图4 当手柄上的扭矩很大时，弹簧加i载的钢球就会退出，使手柄打滑。轴与A用键连接。而B 固定在手轮上。 5.可调高度夹紧柱 图5 手柄只转动若干分之一转，即可使可调螺母产生夹紧动作。采用也是可调正的长螺母和螺栓则适应于高度不同的各个工件。 6.扭矩保护装置
图6 当捏手上的扭矩很大时，弹簧将使A打滑，A是用键与轴相连接的。这样，就不会夹得过紧。顺时针转动捏手可夹紧工件。 7.钻套移动装置 图7 手柄B移动两个钻套进入或离开工作位置；具有弹簧加载的销C使钻套在工作位置定位。 8.微调装置 图8 差动螺距可以获致一个极小的调整量。
图9 在只允许一齿和一槽相配之下，槽数和齿数的任意组合可使锁紧位置数量极大。9.半转夹紧螺钉 图10 螺钉转动半转，就把压板拉下并夹紧工件。弹簧柱塞掣子使压板保持在退出位置。 10.起重钩 图11 装有多个起重钩的桥式吊车常用来搬运大型零件和夹具。 11.手动液压泵
课题项目：工件的夹紧和夹紧装置 教学目标知识目标 1、掌握基本夹紧机构夹紧力的计算方法； 2、掌握基本夹紧机构自锁条件的确定方法；能力目标 1、掌握斜楔夹紧机构的原理及组成； 2、掌握螺旋夹紧机构的结构及原理； 3、掌握圆偏心夹紧机构的原理。 素质目标 1、培养学生语言表达能力； 2、培养学生自主学习的能力； 3、培养学生团队协作的能力； 4、增强学生的安全意识。 教学重点基本夹紧机构自锁条件的确定方法 教学难点螺旋夹紧机构的结构及原理 课型多媒体授课授课课时2课时 教学过程教学内容教学方 法、手段 师生 活动 时间 分配 导入 根据下图中斜楔夹紧机构的受力分析，来 确定基本夹紧机构夹紧力的计算、自锁条件及 几何特点，是我们本项目所要解决的问题。 情境教 学法 多媒体 1、教师 讲解； 2、学生 听课 5 分 钟 教 学实施告知 1.夹紧装置的组成 1）力源装置力源装置是产生夹紧原始作 用力的动力装置。通常使用的动力装置有气压 装置、液压装置、电动装置、磁力装置等； 2）夹紧机构夹紧机构一般由中间递力机 构和夹紧元件组成。它的作用是传递原始作用 力，改变其大小、方向，使之变为夹紧力，并 执行夹紧工件的任务。 2.夹紧装置的基本要求 1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获 得的正确位置； 2）夹紧应可靠和适当； 3）夹紧装置应操作方便，省力、安全； 4）夹紧装置的复杂程度与自动化程度应与 工件的生产批量和生产方式相适应。 3.夹紧力方向的确定原则 1）夹紧力作用方向应有利于工件的准确定 位，而不能破坏定位。为此一般要求夹紧力方 向朝向定位元件，且应垂直于主要定位基准。 2）夹紧力作用方向应使工件夹紧变形小。 为此一般要求夹紧力作用方向最好指向工件刚 度最大的方向。 讲授法； 讨论法； 多媒体； 1、教师 讲解； 2、学生 听课 10 分 钟
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φ18H7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φ18H7的加工要求。 图3-1加工摇臂零件φ18H7孔 【任务分析】 图3-1为加工摇臂零件φ18H7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φ18H7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？
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