偏心夹紧机构的夹紧力计算

3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小可根据切削力和工件重力的大小、 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做一 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，高速时要考虑惯性力)作用 下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出
的原始夹紧行程增加的倍数等于夹紧力的增力倍
数，即夹紧行程增大多少倍，夹紧力就增加多少
倍。
0.017455 0.052408 0.087489
0.12278 0.15838 0.19438
0.23087 0.26795 0.30573
0.34433
2、选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适， 就能实现夹紧机构的自锁。
3. 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接 夹紧或与其他元件组合实现对工件的夹紧。常用的
图3-35是一种常见的偏心轮—压板夹紧机构。 当顺时针转动手柄使偏心轮绕轴转动时， 偏心轮的 圆柱面紧压在垫板上，由于垫板的反作用力，使偏 心轮上移，同时抬起压板右端，而左端下压夹紧工
图3-35 偏心轮—压板夹紧机构
斜楔夹紧机构受力分析
夹紧力 Fc 是由作用在斜楔上的外力 Fe,x 产生的。
工件对它的反作用力 Fr1 和由此引起的摩 擦力 Ff1 、夹具体对它的反作用力 Fr2 和 由此引起的摩擦力 Ff 2 。
夹紧时，存在如下关系 考虑X方向上的受力平衡
将上述参数代入上式，可得斜楔所产生的夹紧力
由上式得如下结论
图3-43 先定位后夹紧联动机构
图3-43 先定位后夹紧联动机构
(2) 夹紧与移动压板联动机构。 如图3-44所示，逆时针扳动手柄，先是拨销1拨 动压板2上的螺钉3，使压板左移到夹紧位置，继续 逆时针扳动手柄，偏心轮5顶起压板夹紧工件。松开 时，顺时针扳动手柄，偏心轮5的作用先松开工件， 继而拨销1拨动螺钉4

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。

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

中间递力机构
作 1）改变作用力的方向；
用 2）改变作用力的大小；
3）使夹紧实现自锁。
第十页，编辑于星期六：二十二点 二分。
（2）夹紧装置的设计要求 夹紧装置的设计和选用是否正确合理，
对于保证加工质量、提高生产率、减轻工人
劳动强度有很大影响。为此，对夹紧装置提 出如下基本要求：
1）夹紧力应有助于定位，而不应破坏定
FJ
出 螺旋夹紧力F的s L计算公式：
d0 2
tan(
1' )
r'
tan 2
FJ——沿螺旋轴线作用的夹紧力（N）；Fs——作用在板手上的力；
L——作用力的力臂（mm）；
d0——螺纹中径（mm）；
α——螺纹升角（o）
' ——螺纹副的当量摩擦角（o） 1 ' ——螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的摩擦角（o）；
2 r’——
螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的当量摩擦半径（mm）。
第三十六页，编辑于星期六：二十二点 二分。
（4）适用范围
由于螺旋夹紧机构具有结构简单、
制造容易、夹紧可靠、扩力比大、夹紧 行程不受限制等特点，所以在手动夹紧 装置中被广泛使用。
螺旋夹紧机构的缺点是动作慢。为 提高其工作效率，常采用一些快撤装
第六页，编辑于星期六：二十二点 二分。
2）夹紧机构 即接受和传递原始作用力，使之变成
夹紧力，并执行夹紧任务的部分。它包括 中间递力机构和夹紧元件。中间递力机构 把来自人力或动力装置的力传递给夹紧元 件，再由夹紧元件直接与工件接触，最终
完成夹紧任务。
第七页，编辑于星期六：二十二点 二分。
根据动力源的不同和工件夹紧的实际需
K=1.5～2，粗加工 K=2.5～3。

三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。

常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴，图1-66是偏心夹紧机构的应用实例。

图1-66a、b用的是圆偏心轮，图1-66c用的是偏心轴，图1-66d用的是偏心叉。

偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的加工中。

图1-66 元偏心夹紧机构
1.圆偏心轮的工作原理
图1-67是圆偏心轮直接夹紧工件的原理图。

图
中，O
1
是圆偏心轮的几何中心，R是他的几何半径。

O
2
是偏心轮的回转中心，O
1
O
2
是偏心距。

若以O
2
为圆心，r为半径画圆（点划线圆），便
把偏心轮分成了三个部分。

其中，虚线部分是个“基
圆盘”，半径r=R-e;另两部分是两个相同的弧形楔。

当偏心轮绕回转中心O
2
顺时针方向转动时，相当于一
个弧形楔逐渐楔入“基圆盘”与工件之间，从而夹紧
工件。

2.圆偏心轮的夹紧行程及工作段
如图1-68a所示，当偏心轮绕回转中心O
2
转动时，设轮周上任意点x的回。

工件处于夹紧状态时，根据力的平衡、力矩的平衡可算得夹紧力：
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间隙配合刚性心轴
夹紧力的方向
夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力 。 图:夹紧力的方向对夹紧力大小的影响
夹紧力的方向
动画
夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形 。由于工件在不同方向上刚性不同，因此对工件在不同方向施加夹紧力时所产生的变形也不同。
夹紧力的作用点
螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工件。 标准浮动压块 1--夹紧手柄；2--螺纹衬套；3--防转螺钉 4--夹具体；5--浮动压块；6--工件
螺旋夹紧装置
a.移动压板 b.转动压板 c.翻转压板
螺杆夹紧力计算
夹紧力的大小
式中： ――理论计算的夹紧力；
――安全系数，一般取 1.5～3.0
（粗加工时，K =2.5~3.0 ; 精加工时，K＝1.5～2.0）

不增力但改变夹紧力方向 的组合结构
铰链压板机构，增力但减 小夹紧行程
钩形压板
自调节式压板
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
图3.20
目录下一节
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
h is s tan a
S受斜楔长度限制，要增 大夹紧行程h，须增大 斜角α。但α越大， 自锁性差。所以常采 用双斜楔结构。
3、适用场合
由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制 约，在确定斜楔升角时，要兼顾三者的实际需要 。单一斜楔夹紧机构夹紧力小且操作不便，很少 使用，通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。
§2.2 常用的夹紧机构
在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺 旋、偏心、铰链机构以及由他们组合而
成的夹紧装置应用最为普遍
一、斜楔夹紧机构
1－斜楔 2－工件 3－夹具体 锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用。斜楔一般用20号
钢渗碳淬火或45号钢淬火。
1、受力分析：
FW即斜楔对工件的夹紧力 FJ
直接采用斜楔时产生的夹紧力
差对加工精度的影响。
六、定心夹紧机构
（一）工作原理
当被加工面以中心要素（轴线、中心平面）为工序加工
基准时，为使基准重合以减少定位误差，常采用能同时实现
对工件定心定位和夹紧的夹紧机构—定心夹紧机构。
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
（二）各类典型机构特点及适用范围

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。

夹紧力计算公式T=KFd，K为拧紧力矩系数，F为预紧力，d为螺纹的公称直径螺栓厂家会给出一定的参数，多大的扭矩对应多大的螺栓轴拉力，也可以通过试验确定，需要用到扭矩计和螺栓轴力计等实验设备。

对于你说的这种情况在实际操作中一般采用经过准确标定过的扭矩扳手进行拧紧。

例如手动型的扭矩扳手在拧紧螺栓的过程中，如果达到预定的扭矩值就会发出声音，提醒工人停止动作。

你提到的误差范围，我查了资料，施工用的扭矩扳手进行标定时，允许误差是不得大于使用扭矩值的±5%。

校正用的扭矩扳手，其误差应控制在±3%以内。

实际的力矩公差不就是由工具精度控制的吗？如果你按照44Nm标定好扭矩扳手，那么最终施加的实际扭矩就一定会是在44Nm附近，误差不会超过±5%。

既然规范规定允许工具的公差在±5%范围，那么就是考虑了在这个范围能不会出现过松，或者扭断的危险。

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，一般不需要算出所需夹紧力的确切数值，只是必要时进行概略的估算。

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。

以便决定动力部件(如气缸、液压缸直径等)的尺寸。

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，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为所需的实际夹紧力。

实际夹紧力一般比理论计算值大2~3倍。

夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题。

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，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧机构。

一、自动化夹具实验一、实验目的1．学习和掌握几种典型夹具的基本组成结构及其工作原理。

2．了解夹具自动化实验台的各种功能部件及其作用。

二、实验内容及步骤本实验为认识实验，主要目的是加强学生对夹具自动化实验台的基本组成、工作原理及功能部件的感性认识。

由老师给学生作现场讲解并进行夹具自动化实验台运动控制演示。

1．了解夹具自动化实验台基本组成结构和工作原理；夹具自动化实验台由机械工作台、电气控制系统、液压控制系统、PC控制四大部分组成。

其中，机械工作台由以下几种夹具组成：（1）六点定位平台及定位元件；（2）手动夹具：包括偏心夹紧机构和螺旋夹紧机构；（3）液压夹具：包括三爪自定心卡盘、斜楔夹紧机构、铰链夹紧机构和联动夹紧机构；（4）电动夹具：包括数控分度头和数控回转工作台。

2．了解夹具自动化实验台的组成及各种功能部件：步进电机及方向、涡轮、蜗杆、油泵、电磁阀、节流阀、溢流阀、油缸等并介绍其作用；3．了解夹具自动化实验台的各种控制用电子元器件及其功能。

如：PLC、断路器、继电器、接触器、步进电机及其驱动系统、三相异步电机等；4．了解夹具自动化实验台的各种位置检测元件及其作用：在实验设备中，采用的位置检测元件主要是非接触式行程开关。

5．夹具自动化实验台运动控制演示：老师可为学生作夹具装卸、点动控制、自动控制、正向、反向及回原位控制等演示，加深学生的感性认识。

三、实验用仪器工具PC 机 1台电气控制柜 1台夹具自动化实验台 1台RS-232通信电缆1根四、思考题1．夹具自动化实验台包括几大部分？每个部分的作用是什么?机械工作台、机床工作台用途：主要用于机床加工工作平面使用，上面有孔和T型槽，用来固定工件，和清理加工时产生的铁屑。

电气控制系统、自动控制功能、保护功能、监视功能、测量功能。

液压控制系统、液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能）PC控制PC控制注重于复杂，高速的计算，大计算量以及大的数据存储量，比如一些加工中心，需要使刀具运动一个轨迹，可能需要在运动过程中有4到6个电机相互配合工作，在运动过程中就需要一直对每个电机的转动位置进行计算，这种就可以用PC控制；2．夹具自动化实验台机械工作台包括那几个夹具？（1）六点定位平台及定位元件；（2）手动夹具：包括偏心夹紧机构和螺旋夹紧机构；（3）液压夹具：包括三爪自定心卡盘、斜楔夹紧机构、铰链夹紧机构和联动夹紧机构；（4）电动夹具：包括数控分度头和数控回转工作台。

模具制造和维修过程中需要高精度的定位和 夹紧，自锁角度夹紧装置能够提供可靠的夹 持力，保证模具的精度和延长使用寿命。
重型机械制造
在重型机械制造中，自锁角度夹紧装 置能够承受较大的负载，确保工件在 加工过程中的稳定性和安全性。
汽车制造中的应用
发动机制造
在发动机制造过程中，自锁角度 夹紧装置用于固定缸体、缸盖等 关键部件，确保加工精度和稳定
性。
汽车底盘制造
底盘部件如刹车盘、轮毂等需要高 精度的加工和装配，自锁角度夹紧 装置能够提供可靠的夹持力，确保 生产质量。
汽车零部件装配
在汽车零部件装配过程中，自锁角 度夹紧装置能够快速、准确地固定 零部件，提高装配效率和精度。
航空航天领域的应用
飞机机身制造
飞机机身制造过程中需要高精度的定位和夹紧，自锁角度夹紧装 置能够提供稳定的夹持力，确保机身结构的精度和安全性。
自锁角度
自锁角度是指夹具或夹紧装置 在夹紧工件时，能够保持夹紧 状态的最小角度。自锁角度的 大小直接影响夹紧装置的夹紧 力和稳定性。
03
摩擦系数
04
摩擦系数是指工件与夹具或夹紧 装置之间的摩擦力与正压力之间 的比值。摩擦系数的大小直接影 响夹紧装置的夹紧力和稳定性。
所需夹紧精度
所需夹紧精度是指为了满足工件 加工要求，夹紧装置所需要提供 的夹紧力的精度。所需夹紧精度 越高，夹紧装置的设计和制造难 度越大。
夹紧力的力 矩或力臂来直接测量夹紧力的大 小。这种方法需要使用专门的测 力仪器，如测力计、测力仪等。
间接测量法
通过测量工件、夹具和夹紧装置 之间的相互作用力来间接测量夹 紧力的大小。这种方法需要使用 专门的测量仪器，如压力传感器、
应变片等。

在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

一、斜楔夹紧机构1．夹紧力计算图3-10夹紧受力图由上面受力图可知，斜楔静力平衡条件为：F1＋FRX ＝FQ其中：F1＝FW tanφ1 ； FRX＝FW tan(α＋φ2)代入上式计算得：式中：FW 斜楔对工件夹紧力α 斜楔升角FQ 原始作用力φ1 斜楔与工件之间的摩擦角φ2 斜楔与夹具体之间的摩擦角2．增力比计算增力比iF＝夹紧力／原始作用力如果不考虑摩擦影响理想增力比（即忽略摩擦角）：3．夹紧行程比计算图3-11 夹紧受力工件所要求的夹紧行程h与斜楔相应移动的距离s之比成为行程比iS。

由上图可知：夹紧行程＝工件被夹紧行程h/斜楔移动距离S4．自锁条件图3-12自锁受力上图为原始作用力FQ停止作用后斜楔的受力情况。

斜楔楔入后，原始力去除，斜楔体自锁条件为F1>FRXFW tanφ1> FW tan(α-φ2)φ1> α-φ2或α〈φ1 ＋φ2因此自锁条件是斜楔升角小于斜楔与工件、与夹具体之间的摩擦角之和，钢件：f＝0.1～0.15摩擦角φ＝5°43′～8°30′，故α<10°～17°5．升角α的选择手动夹紧α＝6°～8°，机动夹紧α≤12°，不需要自锁α＝15°～30°6．结构设计包括：手动夹紧机构、气动或液压夹紧、斜楔与压板与螺旋等组合结构。

斜楔夹紧机构的计算见下表二、螺旋夹紧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、夹紧行程大，特别是它具有增力大、自锁性能好两大特点，其许多元件都已标准化，很适用于手动夹紧。

它主要有两种典型的结构形式。

1.单个螺旋夹紧机构下图a所示为GB/T2161-91六角头压紧螺钉，它是螺钉头部直接压紧工件的一种结构。

下图b所示在螺钉头部装上摆动压块，可防止螺钉转动时损伤工件表面或带动工件转动。

第一单元夹具设计概论课后习题：1.何为机床夹具？2.机床夹具有哪些部分组成？3.机床夹的分哪几类，各种类型的数控机床适用场合？4.机械加工中夹具的地位？5.了解几中典型机床夹具，说明其工作原理？6.机床夹具有哪些功能和作用？7.机床夹具的应用特点：8.机床夹具发展方向？第一单元习题参考答案1.答：机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。

2.答：机床夹具的组成部分有：1）定位元件定位元件是夹具的主要功能元件之一。

通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。

2）夹紧装置通常，夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。

它的结构类型很多设计时应注意选择。

3）夹具体夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。

4）连接元件根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。

一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。

5）对刀与导向装置对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。

6）其它元件或装置3.答：1）按夹具的应用范围分类通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具自动化生产用夹具2）按夹具使用的机床分类由于使用夹具的各类机床，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。

因此可按所适用的机床把夹具分为车床夹具、铳床夹具、钻床夹具、镯床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等类型。

3）按夹具的夹紧动力源分类根据驱动夹具夹紧的动力源不同，可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具等其他类型。

4.答：（1）保证加工精度用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用夹具并且它还是全面质量管理的一个重要环节。

(2)提高劳动生产率使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。

夹紧装置：在夹具中，用以防止工件在加工过程中产生位移或振动的装置，称为夹紧装置。

在设计夹紧装置时应考虑下列要求：1．在夹紧过程中不改变工件的位置。

2．夹紧力大小应能保证工件在加工过程中不产生位移或振动，又不致压伤工件表面或引起变形。

3．操作方便、夹紧动作迅速，以提高生产率；结构简单，易于制造，以降低夹具的成本。

4．能自锁，即在原始力去除后，仍能保持工件的夹紧状态。

5．操作安全、劳动强度小。

现代夹具设计手册：《现代夹具设计手册》是2010年机械工业出版社出版的图书，作者是朱耀祥，浦林祥。

内容简介：本手册全面总结了我国半个世纪来的工业化过程中机械制造业内设计制造各类夹具的丰富经验，绝大部分资料都通过生产实践的考验，包括从国外引进后消化、吸收和改进的内容，也包含作者以往亲历的研发项目的成果。

图书目录：序第1章夹具总论1.1 夹具产生和发展的背景1.1.1 夹具和机床附件1.1.2 机床专用夹具催生了现代大批大量生产1.1.3 夹具是现代制造系统的重要组成部分1.2 夹具的功能、组成和设计要求1.2.1 夹具的基本结构和组成1.2.2 夹具的各种功能1.2.3 设计夹具的基本要求1.3 夹具和机械零件的分类1.3.1 夹具的各种分类方法1.3.2 根据生产规模或品种和批量的分类最重要1.3.3 机械零件和夹具分类编码系统1.4 夹具系统的选择和技术经济指标1.4.1 选择夹具系统的基本原则1.4.2 选择夹具系统的步骤1.4.3 常用夹具系统的技术经济指标1.4.4 夹具设计制作成本的估算1.4.5 使用专用夹具的简易经济分析1.4.6 夹具系统的经济分析1.5 现代夹具发展趋势1.5.1 夹具柔性化1.5.2 夹具自动化和智能化1.5.3 计算机辅助夹具设计（CAD）1.5.4 应对“寻位-加工”的挑战1.5.5 结语第2章夹具功能部件的典型结构2.1 定位装置典型结构2.1.1 插销定位装置2.1.2 V形块定位装置2.1.3 齿轮齿形定位装置2.1.4 其他特殊定位装置2.2 定位支承装置典型结构2.2.1 可调支承典型结构2.2.2 辅助支承典型结构2.3 夹紧装置典型结构2.3.1 螺旋夹紧典型结构2.3.2 快速螺旋夹紧典型结构2.3.3 斜楔夹紧典型结构2.3.4 偏心（凸轮）夹紧典型结构2.3.5 端面凸轮夹紧典型结构2.3.6 铰链夹紧典型结构2.3.7 联动夹紧典型结构2.3.8 可移动位置的典型夹紧结构2.3.9 气（液）动自动夹紧装置典型结构2.3.10 自动定心夹紧典型结构2.3.11 肘节式快速夹紧装置2.3.12 其他特种类型夹紧装置2.4 分度装置典型结构2.4.1 分度定位销2.4.2 典型分度装置2.4.3 精密分度装置第3章夹具设计计算3.1 定位尺寸的相关计算3.1.1 V形块的计算3.1.2 夹具上两定位销的尺寸及定位误差的计算3.1.3 夹具上定位销的尺寸及定位误差的计算3.1.4 定位销高度的计算3.1.5 小锥度心轴尺寸的计算3.1.6 带圆柱部分的锥度心轴尺寸的计算3.1.7 压入配合光滑心轴尺寸的计算3.1.8 滚柱心轴的尺寸及有关计算3.1.9 齿轮按渐开线齿形定位时的计算3.1.10 三圆弧自定心夹紧机构偏心圆弧尺寸的计算3.1.11 钻斜孔钻模工艺基准孔中心至钻套孔轴线间的距离x的计算3.1.12 弹簧夹头结构尺寸的计算3.2 定位误差的计算3.2.1 常见定位形式的定位精度计算3.2.2 钻模的钻孔精度计算3.2.3 用定位销定位的分度装置的分度概率精度3.3 典型夹紧形式的夹紧力计算3.3.1 计算时的计算系数3.3.2 常见典型夹紧形式所需夹紧力的计算3.4 典型夹紧机构的作用力计算3.4.1 螺旋夹紧机构3.4.2 圆偏心夹紧机构3.4.3 复合圆偏心轮夹紧机构3.4.4 端面凸轮夹紧机构3.4.5 复合端面凸轮夹紧机构3.4.6 斜锲夹紧机构3.4.7 压板夹紧机构3.4.8 切向夹紧机构3.4.9 齿条滑柱钻模圆锥锁紧机构3.4.10 铰链杠杆增力机构3.4.11 离心式夹紧机构3.4.12 楔槽式夹紧机构3.4.13 复合气（液）动夹紧机构3.5 自定心夹紧机构的相关计算3.5.1 碗形弹簧片定心夹具的设计计算3.5.2 碟形弹簧片定心夹具的设计计算3.5.3 V形弹性夹盘定心夹具的设计计算3.5.4 弹性薄壁膜片卡盘的设计计算3.5.5 薄壁波纹套定心夹具的设计与计算3.5.6 自定心夹紧装置的定心精度3.5.7 液性塑料薄壁套筒夹具的设计与计算3.6 端齿分度盘的相关计算3.6.1 直齿端齿分度盘的结构及其参数的确定3.6.2 端齿分度盘的锁紧力计算3.6.3 YX-DZ系列直齿端齿盘的规格、主要尺寸及精度3.6.4 差动端齿分度装置的设计与计算3.7 夹具夹紧误差的估算3.8 多轴传动头的齿轮系几何尺寸计算3.8.1 外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.2 外啮合高变位直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.3 外啮合标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.4 外啮合高变位斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.5 内啮合高变位直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算3.8.6 内齿直齿圆柱齿轮测量尺寸的计算3.9 典型加工方法切削力的计算3.9.1 车削力的计算3.9.2 钻削力的计算3.9.3 铣削力的计算第4章专用夹具常用零部件及其标准或规范4.1 概述4.2 夹具常用紧固件与连接件国家标准索引4.2.1 螺栓4.2.2 螺柱4.2.3 螺钉4.2.4 螺母4.2.5 垫圈4.2.6 销4.2.7 挡圈4.2.8 键4.3 定位件4.3.1 定位销及定位插销4.3.2 定位轴4.3.3 键4.3.4 V形块及挡块4.3.5 定位器4.4 支承件4.4.1 标准支承件4.4.2 非标准支承件4.4.3 辅助支承4.5.1 压块、压板4.5.2 偏心轮4.5.3 支座、支柱4.5.4 夹具专用螺钉和螺栓4.5.5 夹具专用螺母4.5.6 夹具专用垫圈4.6 导向件4.6.1 钻套4.6.2 其他导向件4.7 对刀块及塞尺4.7.1 对刀块4.7.2 塞尺4.8 操作件4.8.1 夹具常用操作件4.8.2 其他操作件4.9 与夹具相关的机床附件4.9.1 顶尖4.9.2 卡夹件4.9.3 拨盘、花盘及过渡盘4.9.4 活铁爪4.9.5 角铁4.10.1 圆柱螺旋压缩弹簧4.10.2 圆柱螺旋拉伸弹簧4.10.3 弹簧用螺钉4.10.4 弹簧用吊环螺钉4.10.5 切向夹紧套4.10.6 焊接环首螺钉4.10.7 带锁紧槽圆螺母4.10.8 带扳手孔圆螺母4.10.9 堵片4.10.10 螺塞4.10.11 锁口4.11 夹具体4.11.1 夹具体的毛坯种类及基本要求4.11.2 夹具体座耳尺寸4.11.3 夹具体的排屑结构4.11.4 夹具体的标准毛坯和零件4.11.5 标准毛坯件和零件组合的夹具体图例4.11.6 夹具体结构的正误分析4.12 机床夹具零部件标准件应用图例4.12.1 定位件及辅助支承应用图例4.12.2 夹紧件应用图例4.12.3 导向件应用图例4.12.4 其他零部件应用图例4.13 夹具元件公差配合的选择及机床夹具零部件通用技术条件4.13.1 夹具中常用元件间的配合及公差4.13.2 常用夹具元件的配合图例4.13.3 机床夹具零件及部件通用技术条件第5章气动、液压、电力、电磁、真空夹具传动系统及其元件和夹具图例5.1 夹具夹紧动力源概述5.1.1 手动夹紧和动力夹紧5.1.2 动力夹紧的各种动力源5.2 气动夹具5.2.1 气动夹具优缺点和应用场合5.2.2 气源和气压系统5.2.3 气压传动夹紧系统的设计计算及其元件5.2.4 气动夹具应用图例5.3 液压夹具和液压夹紧的动力源5.3.1 夹具用液压系统的特点5.3.2 基本液压夹紧系统、结构及其元件5.3.3 液压夹具常用典型液压回路5.3.4 夹具液压夹紧系统的相关计算5.3.5 液压夹具用液压缸结构和尺寸5.3.6 液压夹紧的各种动力源5.3.7 液压夹紧机构和液压夹具应用示例5.4 电力传动夹具5.4.1 电力传动夹紧装置5.4.2 偏心式电动卡盘5.4.3 电磁铁夹紧装置5.5 电磁夹具及其应用5.5.1 电磁夹具工作原理5.5.2 各种电磁吸盘结构形式和设计要点5.5.3 强力电磁夹具5.5.4 电磁无心夹具5.6 真空夹具及其应用5.6.1 真空系统工作原理及夹紧力计算5.6.2 真空发生装置5.6.3 真空夹具及典型结构5.6.4 真空夹具的设计要点第6章机床专用夹具设计方法6.1 机床专用夹具设计步骤6.2 设计前期准备6.2.1 信息资料收集与研究6.2.2 加工精度和工艺性分析6.2.3 切削力、夹紧力综合平衡计算6.3 夹具结构方案选择6.3.1 定位原则及方案选择6.3.2 辅助支承方式选择6.3.3 对刀与引导方式选择6.3.4 夹紧原则及方案选择6.3.5 其他组成部分结构形式选择6.4 夹具总装配图绘制6.4.1 总体结构确定6.4.2 定位元件结构绘制6.4.3 辅助支承结构绘制6.4.4 对刀与引导装置结构绘制6.4.5 夹紧元件结构绘制6.4.6 夹具体结构绘制6.4.7 其他部分结构绘制6.4.8 夹具总图标注和技术条件给定6.4.9 夹具设计普遍应注意的问题6.4.10 夹具总装配图绘制示例6.5 夹具零件图绘制6.5.1 零件结构确定6.5.2 材料选择与工艺性分析6.5.3 技术要求确定6.5.4 工艺孔在夹具设计中的应用6.6 夹具设计与制造中的信息处理第7章机床专用夹具设计及典型图例7.1 车床专用夹具7.1.1 车床专用夹具的主要类型7.1.2 车床夹具设计要则7.1.3 车床（圆磨床）夹具的技术要求7.1.4 车床（圆磨床）夹具的磨损极限7.1.5 车床专用夹具典型图例7.1.6 车床通用可调夹具典型图例7.2 钻床、镗床专用夹具7.2.1 钻床、镗床专用夹具的主要类型7.2.2 钻床夹具（钻模）设计要则7.2.3 镗床夹具设计要则7.2.4 钻床（镗床）夹具的技术要求7.2.5 钻床（镗床）夹具的磨损极限7.2.6 钻模通用部件7.2.7 钻床专用夹具（钻模）典型图例7.2.8 钻床通用可调夹具典型图例7.2.9 钻床多轴头7.2.10 镗床专用夹具典型图例7.3 铣床专用夹具7.3.1 铣床专用夹具的主要类型7.3.2 铣床专用夹具设计要则7.3.3 铣床夹具的技术要求7.3.4 铣床夹具的磨损极限7.3.5 铣床专用夹具典型图例7.3.6 铣床通用可调夹具典型图例7.4 拉床专用夹具7.4.1 拉床专用夹具主要类型7.4.2 拉床专用夹具设计要则7.4.3 拉床专用夹具典型图例7.5 齿轮机床专用夹具7.5.1 齿轮机床专用夹具主要类型7.5.2 齿轮机床专用夹具设计要则7.5.3 齿轮机床专用夹具技术要求7.5.4 齿轮机床专用夹具典型图例7.6 磨床专用夹具7.6.1 圆磨床专用夹具7.6.2 平面磨床专用夹具7.7 组合机床及其自动线专用夹具7.7.1 概述7.7.2 组合机床及其自动线夹具设计要则7.7.3 定位、夹紧及刀具导向的结构7.7.4 组合机床及其自动线专用夹具典型图例7.8 数控机床和加工中心夹具7.8.1 数控机床和加工中心夹具设计要则7.8.2 数控机床与加工中心夹具典型图例第8章可调夹具和成组夹具8.1 概述8.1.1 可调夹具和成组夹具的定义和分类8.1.2 可调夹具和成组夹具的结构特点及适用场合8.1.3 可调夹具和成组夹具的标识方法8.1.4 可调夹具和成组夹具的应用效果8.2 成组夹具的设计与应用8.2.1 成组夹具的设计依据、原则、程序和附加说明8.2.2 成组夹具的应用与管理8.3 可调夹具示例8.3.1 回转体类零件用可调夹具示例8.3.2 非回转体类零件用可调夹具示例8.4 成组夹具示例8.4.1 回转体零件用成组夹具示例8.4.2 非回转体零件用成组夹具……第9章组合夹具，数控机床、加工中心、柔性制造系统用夹具第10章检验夹具第11章焊接夹具第12章计算机辅助夹具设计（CAFD）。

2、夹紧力不能直接朝 向主要定位基准面。
在切削分力方向上 设置止推定位元件。
二、夹紧力作用点的选择
1．夹紧力应落在支承元件上或落在几个支承 所形成的支承面内
2．夹紧力应落在工件刚性较好的部位上

3．夹紧力应靠近加工表面
增加附加夹紧力与辅助支承
夹紧力W1作用在工 件主要定位基准面上， 远离加工表面。
=14mm
=tan-1(0.12)
R=D/2; r=d/2 (μ=tanⱷ) =6.84°
螺杆底部与 工件间的摩 擦角ⱷ2
tanⱷ2 =μ =0.12
=2174.3N
2X(150/2)X((150/2) = 10.863Xtan(2.65°+6.84°)+2X14X0.12
举例1、 工件的夹紧装置如图 3-2 所示。若外力 Q=150N，L=150mm， D=40mm，d=10mm， L1=L2=100mm，α=30°，各处摩擦损耗按传递 效率η=0.95 计算，试计算夹紧力 J。
第三章 工件的夹紧
第二节 夹紧力
工件在夹具中的夹紧是通过夹紧 装置对其施加一定的夹紧力来实现的。 所以在设计夹具装置时，首先要考虑 如何施加夹紧力，然后再确定机构。
夹紧力具有三个要素：
夹紧力的作用方向 夹紧力的作用点 夹紧力的大小
一、夹紧力方向的确定
1．夹紧力应垂直于主要定位基准面
夹紧力作用方向
D——钻孔直径Φ26 f每转进给量=0.1
KP——修正系数
M=0.21*D2*f 0.8*KP
=0.21X26
2
0.8
X0.1
X1.028
=23.05N.m
材料灰铸铁：HB取200
KP=(HB/190)0.55 =1.028