定心夹紧机构的设计分析

式中 Q——推杆上输出的作用力； d——薄膜的有效直径； d0——推杆支承板直径； p——气缸中的压缩空气工作压力； P———弹簧阻力。
薄膜式气缸的特点
优点： 结构简单．维修方便，没有密封问题。
缺点： 行程小，作用力随行程增大而减小。
气动夹紧的特点
主要优点： 1.夹紧力基本稳定 （ 这是因为气源压力可以控 制） 2.夹紧动作迅速 ，显著提高生产率。 3.操作省力 ．大大减轻劳动强度。
4-夹紧油缸；5-气—液增压装置
气—液增压装置应用实例
a
b

c
四、手动机械增压装置
手动机械增压装置是以人力操纵机械液压机构而获得
高压油的一种增压装置，所以又称手动泵或手动增压器。
它和气。液增压装置相比，具有控制方式简单、制造容
易以及成本低的特点，同时在机床或夹具上安装和使用也很
方便。因此。这种增压装置不仅适用于成批生产，而且在小
1.雾化器——由气源送来的压缩空气，先经雾化器，使雾化 器中的润滑油被吸上升雾化面随之进入传动系统，以便利 用油雾对传动系统中的运动部件进行充分润滑。
2. 减压阀——将气源送来的压缩空气压力，减至气动夹紧 装置所要求的工作压力(一般为0.4—0.6MPa)。
3.单向阀——主要起安全保护作用。防止气源供气中断或压 力突降而使夹紧机构松开。
螺旋式定心夹紧机构 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
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
(3) 杠杆式 定心夹紧机构
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）偏心式对中 夹紧机构
2)按定位-夹紧元件均匀弹性变形 原理来实现定心夹紧

(二)气缸结构和夹紧作用力的计 算
常用的气缸结构有两 种基本形式，
（３）单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
互垂力或斜交力联动夹紧机构
２、多件联动夹紧机构
（１）多件平行联动夹紧机构图3.26
每两个工件一 般就需要用一 浮动压块，工 件多于两个时， 浮动压块之间 还需要用浮动 件联接。 理论上
Wi=W/n
用流体介质(如液性塑料〕代替浮动元件实现多件夹紧。
②多件连续夹紧机构
1.雾化器——由气源送来的压缩空气，先经雾化器，使雾化 器中的润滑油被吸上升雾化面随之进入传动系统，以便利 用油雾对传动系统中的运动部件进行充分润滑。
2. 减压阀——将气源送来的压缩空气压力，减至气动夹紧 装置所要求的工作压力(一般为0.4—0.6MPa)。
3.单向阀——主要起安全保护作用。防止气源供气中断或压 力突降而使夹紧机构松开。
5 、定心夹紧机构
5、定心、对中夹紧机构
定心、对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机 构，其定位和夹紧这两种作用是在工件被夹紧 的过程中同时实现的，夹具上与工件定位基准 相接触的元件，既是定位元件，也是夹紧元件。
在机械加工中，很多加工表面是以其中心线 或对称平面作为工序基准的，因而也都用它们 为定位基淮。这时若采用定心对中夹紧机构装 夹加工，可以使定位误差为零。
4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
6、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。
联动夹紧机构的主要形式
1 平行夹紧 2 对向夹紧和复合夹紧 3 依次连续夹紧
特点：
夹紧机构要具有足够的浮动环节
⑴单件平行联动夹紧机构
图3.23单件同向联动夹紧机构

2.偏心夹紧机构-夹紧特点 圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅
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。

座 内腔 向下滑动 ， 其上 的１ ０ 螺母带动７ 压盖和８ 压板 向下压住工件的 上端面并靠实夹紧 ， １ ６ 压缩弹簧被 同时压缩 ， 此时夹紧完成 ， 开始加 工。 加工完成后 ， 进气 孔２ 排 气， １ ６ 压缩 弹簧复位 ， 顶 出２ 大活塞 、 ７ 压 盖和８ 压 板。 然后进 气孔１ 排 气， １ ｌ 压缩弹簧复位 ， ３ ４ － ， 活塞向下滑动 ， 圆锥面接触处无接触压力 ， １ ２ 压缩弹簧复位使１ ５ 定位轴由外向内滑 动， 从而与工件内圈分离。 移除７ 压盖和８ 压板 ， 工件取出 ， 安装下一个 工件加工 。 １结构与工作原理 １ ． ３零 件 设 计 以加工Ｓ Ｒ Ｂ 轴承保持架为例 ， 此保持架为交错分布的双列球面 ４ 底板 、 ６ 定位盘 、 ７ 压盖 ； ８ 压板； ９ 螺杆 、 １ ７ 端盖选用４ ５ 号钢调质 兜孔结构。 铣兜孔前为薄壁套筒件 ， 材质为黄铜 ， 适用于 此工装 的设 热处理 ； １ 底座 、 ２ 大 活塞 、 ３ 小活塞 、 １ ５ 定位轴选 用４ ０ Ｃ ｒ 淬火热处理 。 计理念 。 要求工件重复定心并 夹紧 ， 刀具 竖直方 向进给铣兜 孔。 １ 底座 、 ２ 大活塞 、 ３ 小 活塞 、 ４ 底 板加工时 内孔与外 圆同轴度保 １ ． １结 构 （ 如 图１ 所 示） 证， 需磨加工 。 １ ５ 定位轴需同时加工 ， 并保证等长。 ６ 定位盘上的配合 １ ． ２工作 原理 孔需线切割慢走丝 ， 以保证精度和粗糙度 。 传统 的装夹方式是将工件放在底座上 ， 通过底座上 的止 口与工 １ ． ４安 装 调试 件 内圈配合定 心 ， 这种定心方式为 固定定心 ， 即每 一个 工件都靠 同 首先将 １ 底座 ； ２ 大活塞 ； １ ６ 压 缩弹簧 ； １ ７ 端盖组装 到一起 ， 再 与 个止 口定心 ， 这样 定心精度就受每一个工件 的内圈尺寸影响 ， 重 ３ 小活塞 ； ４ 底板组装到一起 ， 将１ ２ 压缩弹簧、 １ ３ 垫、 １ ４ 螺塞 、 １ ５ 定位轴 复定心精度低。 为提高定心精度 ， 减少尺寸影响 ， 就要要 求上一道工 装到６ 定位盘的３ 个孔 中， 通过调整ｌ ４ 螺塞的旋合长度来控制 １ ２ 压缩 序加工尺寸精度高 ， 增加了生产成本 。 通过螺杆手动拧紧螺母 ， 使压 弹簧的压 缩量 ， 确定ｌ ５ 定位轴复 位的力的大小 ， 再与４ 底板连接 。 ９ 螺 盖夹紧工件 ， 生产效率低 。 杆与２ 大活塞螺纹连接 ， 工件放好后 ， 盖上７ 压盖和８ 压板 ， 安装完成。 工作原理 ： 加工时将５ 工件放在４ 底板上 ， 进气孔１ 进气 ， 推动３ 小 活塞沿 １ 底座 的轴 向上滑动 ， 同时１ ｌ 压 缩弹簧被压缩 ， ３ ４ ， 活塞的 圆 ２气 动控 制 锥面与 １ ５ 定位轴接触 并滑动 ， ３ 小活塞的竖直运动转换成 １ ５ 定位轴 气动原理 图， 如图２ 所示 。 的水平运动 ， 使１ ５ 定位轴 由内向外滑动 ， １ ２ 压缩弹簧被同时压 缩 ， １ ５ 压缩空气可以由气泵单独供 给或 由管道集 中供给 ， 如果 由管道 定位轴共有３ 个， 同 时 向外 顶 出 ， 直 到 与 工 件 的 内 圈接 触 并 靠 实 。 其 集 中供给压力在７ － ８ ￣－ ９ ｋ ： 气压 ， 只适用于—般机床设备用气 ， 对于工 顶 出力调整 到使 工件 微动 ， 能够实现 自动定心 ， 并且 １ ５ 定位轴与 内 装夹具则压力不足 ， 所 以需经空气增压泵增压 。 空气增压泵原理 是 圈接触部位无压 痕为 最佳 ， 此时定心动作完成 。 把７ 压盖和８ 压板 装 利用大面积活塞的低气压产生小面积活塞的高气压。 用于原气压 系 到９ 螺杆上 ， 并与工件上端面接触 ， 进气孔２ 进气 ， 推动２ 大 活塞沿 １ 底 统要提高压力的工作环境 中， 能够将工作系统的空气压力提高到２ — ５ 倍， 仅需要将工作系统 内压缩空气作为气源 即可。 在泵的压力范 围 内， 调节 阀调节进气压力， 输出气压相应得到无极调整。 经增压 后的 压力达到 １ ５ 个大气压 以上 ， 满足工装夹具的压力要求 。 再 经三通分 出定心和夹紧两个气路。 对于定心回路 ， 电磁调压 阀调整输出气压 ， 单向阀起保压作用 。 气压过低就无法定心 ， 影响加工精度 ； 气压 过高 就会使ｌ ５ 定位轴顶出力大 ， 对工件内圈产生压痕 ， 这是不允许 的。 二 位三通 电磁换 向阀控制对 气缸进气 、 排气 。 对于夹紧回路 ， 电磁 调压 阀调 整输 出气压 ， 单向阀起保压作用。 气压过低就无法夹紧 ， 加工过 程中工件微动影响加工精度甚至撞刀造成刀具或机床损坏 ； 气压过 高就 会使压盖夹紧力过大， 对工件上端面产生压痕 ， 这是不允许的 。 图 １ 排 气。 １底 座 ： ２大 活 塞 ： ３小 活 塞 ； ４底 板 ； ５工件 ： ６定 位 盘 ； ７压 盖 ； ８压 板 ： ９ 二位三通 电磁 换 向阀控制对气缸进气 、

32
机床夹具设计
二、螺旋夹紧机构
FQ L
F2r '
FRX
d0 2
得
FW
d0 2
tg
FQ L
1 r 'tg2
式中 FW 一一夹紧力(N)；FQ 一一作用力(N)； Lo一一作用力臂(mm)； d 0 一一螺纹中径(mm)； 一一螺纹升角( )； 一一螺纹处
摩擦角( o )； 2一一螺杆端部与工件间的摩擦角( o )；
2
机床夹具设计
一、夹紧概述
目
保证工件定位时确定的正确位置,防止工
的
件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用 下产生位移和振动。
（1）力源装置：手动装置 气压装置、液压装置气、 液增压装置、电动装置、磁力装置、真空装置
组 （2）中间传力机构
成
1）改变作用力的方向；
2）改变作用力的大小； 3）使夹紧实现自锁。
大 小
一般精加工K =1.5~2，粗加工K = 2.5~3。
(2)经验对比法。
7
机床夹具设计
表4-3常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式
8
机床夹具设计
9
机床夹具设计
三、减小夹紧变形的方法 (1)分散着力点和增加压紧件接触面积。
10
机床夹具设计
(1)分散着力点和增加压紧件接触面积。
11
机床夹具设计
56
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
57
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
58
机床夹具设计 四、联动夹紧机构 (2)多件连续夹紧机构
59
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
(3)对称式多件联动夹紧机构
60
机床夹具设计 四、联动夹紧机构

摘要随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。

本文通过分析机械零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。

对于夹具设计来说，最重要的就是定位、夹紧方案的确定。

针对机械这个零件加工要求的特点，确定了只能用定位、夹紧的办法来加工该零件。

通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。

同时，通过对一系列定位误差和夹紧力的计算，验证了该零件的加工是可以保证其要求的精度的，它的加工误差在规定的范围内。

通过夹紧力的计算，也验证了零件在被夹紧的前提下，它受到的夹紧力也并不大，满足夹具设计所要求的既要保证一定的夹紧力不使工件在加工过程中发生位移，但同时又不能过大致使工件发生变形。

关键词：工艺装备夹具设计；定位；夹紧AbstractWith the wide application of the irregular form part in the modern manufacturing industry, how to guarantee the machining accuracy of this kind of part seems particularly important. Through analysing the top cover part of hay mover and processing demanding of the top cover part of hay mover of the gearbox,a jig which has reasonable characteristic has been designed.It can not only guarantee the machining accuracy of this part for a kind of economical and practical craft equip and it also has certain practical value. To design of the jig , the most important thing is to make a scheme of reservation and clamp.As for the process demand of this part of top cover of the hay mover gearbox, through comparing of various kinds of reservations and clamps,a not only can satisfy with the demand of manufacturing and also very compactible device had been designed.Keywords: process equipment；fixture design；deposition；clamping目录摘要.......................................................................................................... 错误！未定义书签。

浮动夹紧双向定心夹紧机构1 引言在进行批量生产的自动机床或组合机床生产线上，经常遇到一些以毛坯表面作定位基准的不规则的回转体类零件。

由于这类零件其本身存在着铸造误差，所以很难保证其对中和均匀夹紧的要求，这是工程技术人员都在努力探讨的问题。

我们经过大量的实践，设计了浮动夹紧双向定心夹紧机构，解决了以毛坯表面作定位基准时的浮动夹紧问题。

该机构在大批量生产中有着十分重要的现实意义。

2 工作原理浮动夹紧双向定心夹紧机构的基本工作原理是：当被夹持工件的尺寸有误差时，它的两对卡爪可以在设计的范围内自动进行调节，通过钢球与锥面的补偿作用，使夹持的工件对中，并使夹紧力均匀作用在四个卡爪上。

其工作过程分析如下。

图1 卡爪位置示意图为便于说明，将图1所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个卡爪按相互垂直方向分成两对。

以外夹为例，根据传动原理图(见图2)，这时与Ⅰ、Ⅱ这一对卡爪相连的杠杆3分别插入外锥套4的孔中，与Ⅲ、Ⅳ这一对卡爪相连的杠杆9分别插入内锥套6的孔中。

需要说明的是，图2所示的仅仅是两对卡爪中各自只有一个卡爪的杠杆分别插入内、外锥套时的工作情况。

当油缸拉杆7向左移动时，拉动拉杆套8，并压迫钢球5，通过锥面推动外锥套4和内锥套6同时向左运动。

外锥套4推动杠杆3，内锥套6推动杠杆9，各自带动与之相连的卡爪1、滑块2和卡爪11、滑块1 0动作，如图2所示。

在夹紧过程中，假定工件存在着定位尺寸误差，标号为Ⅰ、Ⅱ的这一对卡爪先接触工件，标号为Ⅲ、Ⅳ的另一对卡爪距离工件还相差一个间隙Δl1(设两卡爪距工件间隙值相等，即ΔlⅢ＝ΔlⅣ)，此时外锥套4尽管受到钢球5的作用力，但由于与其相连的Ⅰ、Ⅱ卡爪已夹住工件，行程受到限制s，所以外锥套4不能向左移动。

而内锥套6由于与其相连的Ⅲ、Ⅳ两卡爪各自与工件的间隙值相等，因此内锥套6在钢球5的作用下，可以产生与外锥套4的相对滑移，即向左移动，直到Ⅲ、Ⅳ这一对卡爪均移动同样距离夹紧工件后停止，其移动距离的大小即误差补偿值大小，是由设计的结构参数决定的。

夹紧机构设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：夹紧机构设计是一种常见的机械设计方案，它一般用于夹紧或固定两个物体，保证它们之间的连接不松动。

夹紧机构设计可以用于各种领域，比如制造业、建筑业、汽车工业等等。

在不同的应用场景下，夹紧机构设计有不同的设计原则和要求，本文将重点介绍夹紧机构设计的基本原理、常见类型以及设计要点。

一、夹紧机构设计的基本原理夹紧机构设计的基本原理是利用一定的力学原理，通过外力使两个物体之间产生一定的摩擦力或压力，从而实现夹紧或固定的作用。

常见的夹紧机构设计原理包括：1. 摩擦原理：通过增加两个物体之间的摩擦力，实现夹紧或固定的作用。

这种原理适用于不需要精确夹紧的场合，比如木工制品的组装。

以上是夹紧机构设计的基本原理，不同实际应用场景中，设计人员可以根据具体情况选择合适的设计原理。

夹紧机构设计根据其结构和工作原理的不同，可以大致分为以下几种常见类型：1. 螺纹夹紧：通过旋转螺纹，使夹紧力产生，从而实现夹紧或固定的作用。

这种类型的夹紧机构设计在机械制造领域应用广泛。

在进行夹紧机构设计时，设计人员需要注意以下几个要点：1. 确定夹紧力：根据连接物体的重量和工作环境的要求，确定夹紧力的大小。

夹紧力过大容易损坏物体，过小则无法确保连接的牢固。

2. 选择合适的夹紧机构类型：根据连接物体的形状和工作环境的要求，选择合适的夹紧机构类型。

不同类型的夹紧机构有不同的工作原理和适用范围，需要根据具体情况进行选择。

3. 考虑安全性：在进行夹紧机构设计时，设计人员需要考虑工作中可能出现的安全隐患，并设计相应的安全保护措施，确保使用过程中不会发生意外事故。

4. 考虑便捷性：在进行夹紧机构设计时，设计人员需要考虑操作的便捷性，设计出易于使用和维护的夹紧机构，提高工作效率和使用便利性。

以上是夹紧机构设计的要点，设计人员在进行具体设计时，可以根据这些要点进行参考，确保设计出合理、实用的夹紧机构。

总结：第二篇示例：夹紧机构在机械领域中是非常重要的一种机构，它可以在零件加工、装配、运输等过程中确保零件的夹紧和固定，从而保证加工质量和生产效率。

从动齿轮 １ ５齿数 。 ８ ＝２ 、变换 齿轮 ｌ ４齿数 ｚ＝２ （ ０ 模 数 、压力角相 同） ，标准齿 轮数 比 １ １４代替行 程 比关 ：． 系 ，零件 中心位置得 以 自动确定。 理论计算结果显示 ：若零件直径减小 ２ ｍ，零件 中 ｍ
座６ ，驱动 Ｖ形块 ７ 图示方 向向右移动 ；另一路 由嵌 按
图１ 平面、Ｖ形块自动定心夹具
１ ．液压 缸 ２ ．活塞 杆 ３ ．调整螺 母 ４ ．联 动拨块 ５ ２ 、１．夹具滑 块 ６ １ 装座 、１．安 ７Ｖ形 块 ．
件的定位夹紧 ， 足直径尺 寸 ２ — ０ ｍ范 围内的轴 类 满 ８ ５ｍ 零件使用 ， 解决双 Ｖ形块 夹紧小直径零件 时对 开面相碰
件的配置水平提 升，而忽视 其他元 素 的匹配 。事 实上 ， 只有参与运 行 的工艺 装备 所 有元 素合 理 搭配 ，共 同提
线运动 。
类 似前述 ，通过夹 具滑块 １ 、安装 座 】 和平夹 紧 ２ 】 块１ ０向左移动 ，把工件 ８自动定 心夹紧在夹具上 。 （ ）定位误差 、参数设 定及调整 ２ 采用平 面、Ｖ形
图２ 手动丝杠、螺母组成的自 动定心夹紧机构
１ ．工件 （ 圆柱 端） ２ 短 ．右 Ｌ形 Ｖ形滑块 ３ ．压盖
４ ．联接螺钉 ５ ．调整块
８ 向锁定螺母 ．轴 ９ 垫圈 ．
６ ．夹具体 ７ ．右旋螺母
ｌ．销 Ｏ １．双 向推力轴 承 １
轴线处于工件中心线和齿条轴９轴心线中间位置。由于
装于联动拔块 中的齿条轴 ９ ，推动 固定旋 转中心的下从 动齿轮 １ ５旋转 ，将 直线 运动转化 成旋转 运动 ，借 以与
下从动齿 轮固定同向 、同速旋 转的变换 齿 轮 ｌ ４和齿条

定心夹紧机构
1.1 定心夹紧机构的工作原理
例3.2： 如图，在工 件上加工槽， 保证对工件中 心面的对称度。
定心夹紧机构
1.1 定心夹紧机构的工作原理
解：若采用固定 双支承平面定位： △jb≠0，△db=0，
△dw=△jb； 若左右侧面采
用等速内、外移动 定位元件，使定位 基准为中心面，
△jb=0，△dw=0。
1.2 常见的定心夹紧机构
螺栓式定心 夹紧机构
定心夹紧机构
1.2 常见的定心夹紧机构
楔式定心 夹紧机构
定心夹紧机构
1.2 常见的定心夹紧机构
杠杆式定 心夹紧机构
定心夹紧机构
1.2 常见的定心夹紧机构
弹簧筒夹 式定心夹 紧机构
定心夹紧机构
1.2 常见的定心夹紧机构
波纹套定 心夹紧机构
定心夹紧机构
定心夹紧机构
1.1 定心夹紧机构的工作原理
例3.1： 如图，工件以
外圆定位加 工内孔，保 证同轴度。
定心夹紧机构
1.1 定心夹紧机构的工作原理
解：若在套筒中动配 合定位：△jb=0， △db≠0， △dw=△db； 若在三爪自动卡 盘中定位，因三爪 等速向中心的移动， 使定位基准没有位 移，△db=0， △dw=0。
1.2 常见的定心夹紧机构
液性塑料 定心夹紧机构
机床夹具设计
Hale Waihona Puke 机床夹具设计定心夹紧机构
1. 定心夹紧机构 定位和夹紧同时实现的夹紧机构。采用定
心夹紧机构可减少△dw。 2. 工作原理
利用“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。 3. 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。

定心对中斜楔式定心夹紧机构的结构哎，说到定心对中斜楔式定心夹紧机构，你可能会想，“这是什么东西？听起来像个高科技设备。

”不过，别担心，我会把这事儿给你讲明白。

其实啊，这东西简单来说就是一个帮助夹紧工件的工具，它能保证工件在加工过程中不歪不斜，保持在正确的位置。

这就像我们拿着手机打字，手得稳，打出来的字才准，对吧？不过这里讲的不是手机，而是那种精密机械加工中的关键设备。

先来说说它的名字。

定心对中这四个字呢，简直就像是它的“个性标签”。

你看，定心嘛，就是让东西能保持在准确的位置，像给车轮装上方向盘一样，没它怎么能往前走？对中呢，那就更好理解了，意思就是让工件和夹具之间的“配合”更加完美。

斜楔式？哎呀，别看这名字一堆技术词，实际上它就像我们把两块木板斜着对接在一起，斜楔就是利用了这个斜面的原理，把夹具牢牢地固定住，让工件在加工过程中“稳如老狗”。

我就不禁想起了那些精密的机械操作了。

工厂里的师傅们面对的是各种各样的零件，从小到螺丝钉大到金属板，啥都有。

要想保证加工出来的每一个部件都精准无误，那就得有一套“神器”来确保它不乱位。

这个定心夹紧机构就是其中的佼佼者，几乎可以说是工厂里“万金油”的角色——稳定、靠谱、又能让工作事半功倍。

不过呢，你要说它到底怎么发挥作用的，那可就有一番技术含量了。

它的工作原理其实挺有意思的。

你知道，当我们把斜楔放进夹具的缝隙里，工件就会随着楔子的压紧而固定住，这个力道啊，简直让人惊叹。

就好比我们用力压住一个软气球，气球周围的空气就会被压紧，而气球本身的形状也会稳定下来。

这种夹紧的方式，不但省时省力，而且特别精准。

再聊聊它的优势。

它的稳定性特别好。

试想一下，如果一个工件在加工过程中老是跑偏，那就惨了，得重新调整位置，甚至可能还得浪费一大堆时间和原材料。

而有了这个定心对中斜楔式夹紧机构，工件就稳稳地“待”在原地，没那么容易动弹，像粘在了地面一样。

它不挑工作件形状，可以夹持多种类型的工件，从复杂的零件到简单的平面，都能应付自如。

图2-92 接头 零件铣槽工序 定位方案
图2-93 接头零件铣槽工序夹紧方案
图2-94 接头零件 铣槽工序夹紧方案
图2-95 接头零件铣槽工序夹紧装置原理图
习图2-1
习图2-2
(f)
(g)
谢谢观赏
得：
取安全系数K=2.5，则：
最终，选用直径150mm的气缸，当气体压力为 0.5MPa时，可以产生8584N的拉力。
单向作用活塞式气缸
双向作用活塞式气缸
薄膜式气缸
增压器工作原理
气动增压器
气动增压器原理图
图2-90 定位元件与导引元件之间的位置要求
图 2-91 接头 零件 图
（3）依次连续式多件夹紧
3、夹紧与其它动作联动
四、工件夹紧方案设计及夹紧力计算举例
（一）工序加工要求：可采用、精双轴转盘铣床
（二）定位夹紧方案
（三）夹紧力计算及夹紧元件的确定：加工中切削
力是变化的，应按最不利的情况确定夹紧力
铣刀处于O1位置时的铣削力为： 支反力简化为R1、R2，摩擦因数取μ=0.3，则：
夹具定心对中夹紧机构
1、按定位夹紧元件的等速移动或转动原理实现定心、 对中夹紧
2、按定位、夹紧元件均匀弹性变形原理实现定心夹紧
（六）联动夹紧机构：用于同时有几个点对进 行夹紧或同时夹紧几个工件的场合
1、多点夹紧机构
浮动夹紧机构
2、多件夹紧机构 （1）平行式多件夹紧
（2）对向式和复合式多件夹紧：例

中图分类号：ＴＨ１２２
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１９）０１－００８９－０３
０ 引言
8
7 6 4 532 1
机械零件的装配中会有一些轴、杆类圆形截面的 零件，它们与螺栓、螺母或其他零件用较大的扭矩紧 固安装时，在圆形截面的零件表面会发生旋转、打滑 的问题，造成安装紧固的扭矩不能达到设计要求。且 圆型截面零件的表面不能加工定位平面，因此在装 配时，为工件的定位夹装带来不少麻烦。本文根据以 上问题介绍一种出力较大的气动定心夹具的设计方 法，现作如下简介。
切机构的输入力 F 对连杆做功为：
δW≥≥ = → F ·d→r
→F ·d→r = F·cosθ·r1·secθ·dθ = F·r1·dθ
乙θ
W1 = F·r1·dθ = F·r1·θ 0
计算活动夹块输出力 FN 的做功为： δW≥→ = → FN·d→r
通过上述分析，设计制作的气动定心夹紧机构 具有结构简单，成本低，使用寿命长，无污染，免维护 等优点，可用于大扭矩紧固螺栓的要求。如图 3 所示 使用气动执行器驱动的气动夹紧机构，螺栓的安装 扭矩达到 200 N·m。为避免夹块将工件表面划伤，可 使用相对硬度较低的材料制 作 夹 块 ， 如 AL6063、 H96、硬橡胶、夹布胶木等。利用压缩空气作为能源操 作方便，大大提高工作效率。在实际制造使用中，还 需要考虑被夹工件的强度，对表面粗糙度的要求等 各种因素。
1.导杆 2.导套 3.锁母 4.滑块铰轴 5.滑块 6.调节块 7.支撑 8.气动薄膜执行器 9.支柱 10.基座 11.固定夹块 12.活动夹块 13.固定铰轴 14.连杆
图 １ 结构组装图
２ 工作原理
工作原理如图 2 所示。来自气源的压缩空气通 过二位五通换向阀输送到一侧的气动执行器中，驱 动导杆直线运动，根据正切机构的传动特点，通过滑 块 E2 使连杆带动活动夹块围绕固定铰轴 E1 摆动， 过程中活动夹块与固定夹块共同作用将工件夹紧。 夹块的几何尺寸可按照工件的直径设计，使工件夹 紧后与夹块中心重合。在固定铰链 E1 的两侧各有一 组夹块，其一端完成作业后，打开换向阀，使气源的 压缩空气向另一端执行器输送。当前的执行器则与 大气接通，从而驱动正切机构的导杆反方向运动，使 当前夹块松开，可取出工件。同时另一端夹块将工件 夹紧，准备下一个作业。依次循环进行，可以缩减等

定心夹紧机构主要是利用其斜面移动时所产生的压力直接或间接的夹紧工件。

将工件装入，推动斜楔大头，夹紧工件；加工完毕，推动斜楔小头，使工件松开。

生产中很少单独使用斜楔夹紧机构。

但由斜楔与其他机构组合而成的夹紧机构却在生产中得到广泛应用。

斜楔夹紧机构：工作原理：结构简单、操作方便，但夹紧行程短，传力系数小，自锁能力差。

斜楔夹紧机构：斜楔夹紧机构的特点（1）夹紧力的计算若以FQ力作用于斜楔的大端，则楔块产生的夹紧力F J 为：F J =F Q /（tan +tan( + )）式中：F J ——斜楔对工件产生的夹紧力（N）；——斜楔升角；F Q ——作用在斜楔大端的原始作用力（N）；——斜楔与工件间的摩擦角；——斜楔与夹具体间的摩擦角。

1φα2φα1φ2φ（2）自锁条件当用人力作用于斜楔时，要求斜楔能实现自锁。

其自锁条件为：α1φ2φ≤ +一般为了自锁可靠，手动夹紧机构取=60～80。

由于手动单一斜楔夹紧机构的夹紧力小，波动大，敲击费时费力，因此，直接用斜楔夹紧工件的情况很少，而普遍应用斜楔与其它机构组合对工件实现夹紧。

是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等等）相结合，对工件实施夹紧的机构。

螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍，螺旋夹紧机构结构简单，具有较大的夹紧行程，且自锁性能好，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。

斜楔夹紧机构：螺旋夹紧机构的特点常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构 螺旋压板夹紧机构定心夹紧机构能使工件的定位与夹紧同时完成，例如车床上的三爪卡盘、弹簧夹头等。

其特点是定位与夹紧是同一个元件，利用该元件的等速趋近或退离，完成工件的定位夹紧或松开。

液性塑料心轴定心夹紧机构1-夹具体;2-加压螺钉;3-栓塞;4-密封圈;5-薄壁弹性套;6-止动螺钉;7-螺钉;8-端盖;9-螺塞;10-钢球;11、12-调整螺钉；13-过渡盘1.定心夹紧机构主要适用于几何形状对称，并以对称轴线、对称中心或对称瞳面为工序基准的工件的定位夹紧。

弹性定心夹紧机构根据弹簧筒夹定心夹紧机构的原理设计制造了如图5所示的弹性定心夹紧机构。

图5 弹性定点夹紧机构1.螺母2.垫圈3.可胀套4.心轴弹性定心夹紧机构的可胀套外圆D(g6)的小按油缸内孔直径系列制造，长度L≥1.25D～1.5D(D为可胀套外圆直径)。

可胀套沿轴心线分别从两相反方向割开三条槽均布于圆周上；可胀套内孔与心轴配磨，并涂色检查，保证接触面积在80%以上，并且可胀套装于心轴上，精磨外圆达到D(g6)的公差要求，保证可胀套外圆与心轴两中心孔的同轴度达到0 .005mm。

可胀套内孔锥度采用16°使得定心刚性好，精度高，便于普通外圆磨床磨削，自锁力好，但拆卸松开时，需借外力才能取出定心夹紧机构。

在加工油缸筒时，只需在油缸筒两端放入相应直径系列的弹性定心夹紧机构，旋转螺母，使心轴产生轴向移动，使可胀套六爪张开，以油缸内孔定心并夹紧；然后用顶针顶住中心孔，便能在车床上一次性加工出外圆、端面及割槽。

该弹性定心夹紧机构产生的夹紧力可根据弹簧夹头的夹紧力计算公式进行近似的计算。

无轴向定位时，径向夹紧力总和为式中：α--可胀套锥角；--心轴与可胀套间摩擦角；φ1R--消耗于簧瓣变形的力；k--当可胀套为6爪时，k＝40；d—胀套直径(mm)；l--可胀套根部至锥面中点的距离(mm)；h--可胀套根部的壁厚(mm)；Δ--弹性定心夹紧机构放入油缸筒内的间隙(mm)；Q--轴向拉紧力(N)。

经过实践，使用该定心夹紧机构加工的油缸筒外圆与内孔的同轴度在0.02mm之内，油缸端面与内孔轴心轴的跳动在0.02mm内，达到图纸要求。

该定心夹紧机构只需采用一般材料如HT200和45＃钢制造加工，也只需一般的热处理工艺，制造方便，简单可靠，成本低廉夹紧力计算（参考夹具设计手册）式中φ1 -- 弹簧套与夹具体锥面间的摩擦角，取：tanφ1＝0.15；φ2 -- 弹簧套与工件间的摩擦角，取：tanφ2＝0.2；α-- 弹簧套半锥角，α＝6°；D -- 工件孔径；F d -- 弹性变形力，按下式计算：式中C -- 弹性变形系数，当弹簧套瓣数为3、4、6时，其值分别为300、100、20；d -- 弹簧套外径；l -- 弹簧套变形部分长度；t -- 弹簧套弯曲部分平均厚度；Δ-- 弹簧套（未胀开时）与工件孔之间的间隙。

高效螺纹管车床定心夹紧结构设计
邱岩;于雯秋
【期刊名称】《机械研究与应用》
【年(卷),期】2024(37)2
【摘要】文章重点对石油行业管体夹紧及定心结构的设计方案进行分析试验。

为
了在结构性能最优与工艺能力最佳中达到平衡,探讨了管体加工定心及夹紧形式的
研究现状、优缺点及国内外同类机床的经典案例,同时对石油管定心夹紧结构的决
定性技术和夹紧零件结构合理性和关键技术问题进行了研究,创新设计了液压卡盘
供油结构,并运用MSC.ADAMS软件对该结构进行了运动学仿真,进一步验证了管
体定位及夹紧结构的可实现性、可靠性,所研究内容对加工管螺纹时消除“黑皮扣”现象具有重要意义。

【总页数】4页(P91-93)
【作者】邱岩;于雯秋
【作者单位】沈阳机床股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH78.2
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紧机构夹紧误差计算
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