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收稿日期:2006年10月机床夹具在设计过程中夹紧力的计算刘俊成自贡硬质合金有限责任公司摘 要:在机床夹具的设计过程中,夹紧力起着非常重要的作用。
本文结合应用实例,主要介绍了在实际加工中如何正确计算夹紧力的大小,基本思路是根据静力平衡原理求出理论夹紧力的大小,然后乘以安全因数得到合理的实际夹紧力的大小。
关键词:夹具, 夹紧力, 静力平衡原理, 计算方法C alculation of Chucking Force in Designing Process of Machine Tool ClampLiu JunchengAbstract:The chucking force is very important in designing process of machine tool clamp.With examples,the calculation of the chucking force in machining process is expatiated,the factual chucking force is equal to the product of the safety factor and the theoretical chucking force,which is figured out by principle of statical equilibrium.K eyw ords:clamp, chucking force, principle of statical equilibrium, calculation method 1 引言在机床上加工零件时,为了保证加工精度,必须先对工件进行定位并将其夹紧。
夹具夹紧力的作用主要用来保证工件的定位基准与定位件保持良好的接触,使加工时不致于受切削力、离心力、惯性力、工件自重等作用而移位。
夹紧力通过其大小、作用点和方向来体现[1,2],在夹具设计过程中十分重要。
第⼀章切削加⼯基础知识第⼀章切削加⼯基础知识⼀、本章的教学⽬的与要求本章主要介绍了机械加⼯基础知识。
重点应掌握切削运动及切削⽤量概念；切削⼑具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加⼯性概念；机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础，为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数2切削⼑具和切削过程主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加⼯性主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法5机械加⼯⼯艺过程基本概念主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位6机械加⼯质量的概念主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量三、重点、难点及对学⽣的要求（掌握、熟悉、了解、⾃学）让学⽣重点掌握切削运动及切削⽤量概念、切削⼑具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加⼯性、机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车⼑：turning tools⼑具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表⾯质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、⽰数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加⼯⽅法的主运动和进给运动：a.车端⾯；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平⾯；d.在⽜头刨床上刨平⾯；e.在平⾯磨床上磨平⾯。
第一章△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法:无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣：磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度IT7～IT5, Ra值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3. 磨削温度高；4. 磨削的径向力大；第二章1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动（即切削运动），从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面。
加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素：1）切削速度V：2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）a p：3.切削层几何参素：（1）切削厚度ac (hD)（2）切削宽度aw (bD) －沿加工表面度量的切削层尺寸。
（3）切削面积Ac (hD) －切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面Pr：2）切削平面Ps：3）正交平面Po：道具分类：1.整体车刀；2.焊接车刀；3.机夹车刀；4.可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高；3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本；麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差；3）排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格PPT 2-45）拉刀特点：1）生产率高；2）加工质量高；（一般为IT8IT7，Ra2.5 1.25μm)3）加工范围广；4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单，操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点.pdf△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法:无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣：磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度7～5, 值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3. 磨削温度高；4. 磨削的径向力大；1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动（即切削运动），从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面。
加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素：1）切削速度V：2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）：3.切削层几何参素：（1）切削厚度 ()（2）切削宽度 () －沿加工表面度量的切削层尺寸。
（3）切削面积 () －切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面：2）切削平面：3）正交平面：道具分类：1.整体车刀；2.焊接车刀；3.机夹车刀；4.可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高；3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本；麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差；3）排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格 2-45）拉刀特点：1）生产率高；2）加工质量高；（一般为87，2.5 1.25μm)3）加工范围广；4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单，操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
1.机床的主运动与进给运动：车削：工件的旋转（主切削运动）刀具运动(纵向、横向、斜线、曲线)铣削：铣刀的旋转（主切削运动）工件本身不动，而是装夹在机床的工作台上完成进给运动刨削：刀具的往复直线运动（切削主运动）钻削：刀具的旋转运动、刀具的轴向运动镗削：镗刀的旋转或工件的旋转磨削：砂轮的旋转运动（主运动）2.顺铣与逆铣：顺铣——主运动速度方向与工件进给方向相同。
逆铣——主运动速度方向与工件进给方向相反。
3.切削运动：刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动）。
1）主运动：在机床上形成切削速度并消耗大部分切削力的运动。
2）进给运动：机床上维持切削加工过程连续不断进行运动。
4.切削要素：切削要素包括切削用量和切削层的几何参数切削过程中，工件上通常存在的3个不断变化的表面。
1）待加工表面：工件上即将被切除的表面。
2）已加工表面：工件上已切去切削层而形成的新表面。
3）过渡表面(加工表面)：工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间。
（1）切削用量：包括切削速度、进给量、背吃刀量（切削深度）。
1）切削速度Vc（m/s）：刀具切削刃上选定点相对于工件主运动的速度计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。
2）进给量f：在主运动每转一转或每一行程时，刀具与工件之间沿进给动方向的相对位移。
3）背吃刀量ap （切削深度）：待加工表面与已加工表面之间的垂直距离(mm)。
（2）切削层参数：在切削过程中，工件每转一转或刀具每转一齿，刀具主切削刃相邻两位置间的一层金属，称为切削层。
1）切削层公称宽度aw：沿过渡表面测量的切削层尺寸。
2）切削层公称厚度ac：在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。
3）切削层公称横截面积Ac：切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。
5.刀具角度：在正交平面内测量的角度：1）前角γ0：前刀面与基面之间的夹角，表示前刀面的倾斜程度。
2）后角α0：主后刀面与切削平面之间的夹角，表示后刀面的倾斜程度。
