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22常用的夹紧机构 PPT

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夹紧机构

夹紧机构

偏心轮任一工作段能实现的夹紧行程：
S OX2 OX1 偏心轮工作面上任一点回转半径R : 在OXO1中，由余弦定理
R2 (OX )12 e2 2(OX )1 e cos(180 1) 即(OX )12 2(OX )1 e cos1 R2 e2 0
得上述方程的有用根OX1 R2 e2 sin2 1 e cos1
第三章 夹紧装置
偏心压板夹紧装置
气动压板夹紧装置
夹紧装置得组成
夹紧力的方向
夹紧力方向不当破坏原定位精度
防止---重力 F------切削力
W、G、F三力互相垂直
W和F 、 G反向
F
G G W
夹紧力作用在支承面内
夹紧力的作用点
夹紧力作用点作用在刚性较好的部位
d0-螺纹中径；α螺纹升角；
Φ1-螺旋处摩擦角；
Φ2-螺杆端部与工件的摩擦角；
r-螺杆端部与工件的当量摩擦半径。
螺杆端部与工件的当量摩擦半径r的计算公式
QL
对于其它螺纹夹紧以当量摩擦角代人：W

d0 2
tan(
1) r tan2
(N)
常用普通螺纹的当量摩 擦角1 tan11.15 tan
D 称为圆偏心的特性，反映了圆偏心工作可靠性 e
圆偏心夹紧力的计算
QL Q1r Q1的水平分力Q1
c
Q1 os

QL Qr1
根据斜楔夹紧原理有
W
Q1
(N)
tan1 tan( 2 )
将Q值代入得W
QL
(N)
r[tan1 tan( 2 )]
设1 2 上式可写为：
再计算夹紧力

偏心夹紧机构

偏心夹紧机构

③确定e 由S= e (1＋sinβ)：S1= e (1＋sinβ1)、
S2= e (1＋sinβ2)； △ S=S2－S1= e（sinβ2－sinβ1） ∴ e =△S/（sinβ2－sinβ1）
④确定D：由D≥2e / μ 确定D ⑤验算夹紧力：根据被加工件受力静力平衡 算出理论上需要的夹紧力Fw，再乘以安全系 数K，就是实际需要的夹紧力FWK， (Fw)min≥FWK即可。
线的夹角，两线重
合时，β=0， 使r 增大方向β为正， 所以β在±90° 范围内。
①夹紧行程S S=MB－R0= (MO1+O1B)－R0 =(MO1+R)－R0＝(R－R0) ＋e sinβ S= e (1＋sinβ) ， 反映了S随 β的变化规 律，展开如
图3.23，即 为曲线楔的
展开图。
②升角α：是变化的，也即楔角是变化的。
2e / D≤μ(偏心轮与工件的摩擦系数)
D/ e ≥2 / μ D≥2e / μ 一般μ=0.1～0.15 自锁条件：D/ e ≥14～20
④有效工作区域：一般常选下面两种工作区 域：
1) β=±30°～±45°，为P点左右，楔角 变化小，工作较稳定，α大自锁性能差；
2) β=－15°～75°，楔角变化大，工作 不稳定，但夹紧时α小，自锁性能好。
tgα=OM / (MO1+O1B)= e cosβ/ (e sinβ+R) 讨论：当β=±90° 时，cos β =0， tgα=0，αmin＝0 当β＝0°时， cos β =1、 sin β =0， tgα= e / R→max，
αmax≈e / R ≈ 2e / D
③自锁条件 因为斜楔的自锁条件：α≤ ＋ 所以曲线楔的自锁条件:αmax ≤ ＋ 为转动付中的摩擦角，很小可忽略。 αmax ≤

常用的夹紧机构

常用的夹紧机构

直接采用斜楔时产生的夹紧力
⑴夹紧力Fw（ FJ）计算： FQ—作用在斜楔上的原始水平作用力； α—斜楔升角； φ 1、 φ 2：斜楔与工件、夹具体之间的 摩擦角
FJ
FQ tan1 tan( 2 )
2、工作特点

（1）斜楔的自锁性。


在夹紧作用力去掉后，在纯 摩擦力作用下，仍能保持夹 紧的现象。 α≤ φ1 + φ2 为自锁条件。 αmax =12º,一般取6º ～8º。 气压或液压不需自锁，可稍 大些。


（二）各类典型机构特点及适用范围
按定心作用原理分类：
一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动， 从而实现定心夹紧； 另一种是依靠定心元件本身作均匀的弹性变形，从而 实现定位夹紧。
1、螺旋式定心夹紧机构

结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程 大而定心精度要求不高的工件。
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
2、多件联动夹紧机构


此机构多用于中小 型工件的多件加工。 按其对工件使力方 式的不同， 一般分为四种基本
形式：
（1）平行式多件 联动夹紧 F FW Wi n
（2）连续多件夹紧

理论上各工件的夹紧力：
FWi Fw

实际上，在夹紧系统中，各环节的变形、传力过程中均存 在摩擦能耗， 工件较多时，力在传递过程中存在损耗，末 件夹紧力可能会不足。
（3）对向式多件联动夹紧

这类夹紧机构 可减少原始作 用力，但相应 增大了对机构 夹紧行程要求
（4）复合式多件联动夹紧

凡将上述多件联 动夹紧方式合理组 合构成的机构，均 称为复合式多件联 动夹紧。

常用的夹紧机构

常用的夹紧机构

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

常用夹紧机构及各类机床夹具

常用夹紧机构及各类机床夹具
与机床的联接视具体情况而定，通常有较准确的圆柱孔 或圆锥孔
夹具带动工件旋转，不允许工件相对主轴位移 为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，
必要时要加防护罩
6.4.1 车床与磨床夹具
磨床夹具
➢ 磨床夹具同车床夹具相类似，车床夹具的设计要点同样 适合于外圆磨床和内圆磨床夹具
节圆卡盘
6.4.2 钻床与镗床夹具
机械制造工艺学
第6章 机床夹具设计 Fixture Design
6.4 各类机床夹具 Different Kind of Jig and
Fixture
6.4.1 车床与磨床夹具
车床夹具典型结构
以工件外圆表面定位的车床夹具，如各类夹盘和夹头 以工件内圆表面定位的车床夹具，如各种心轴 以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等 加工非回转体的车床夹具，如各种弯板式、花盘式车床夹具
弹簧夹头
1－夹具体 2－螺母 3－弹簧套筒 4－工件
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构
液塑心轴
1－柱塞 2－螺钉 3－液体塑料 4－薄壁套
6.3.3 常用夹紧机构
联动夹紧机构
➢ 特点——从一处施力，可同时在几处对一个或几个工件 进行夹紧
联动夹紧机构
1—压板 2—螺母 3—工件
在机床上的位置一般固 定不动，主要用于在立式钻床 上加工直径较大的单孔及同轴 线上的孔，或在摇臂钻床上加 工轴线平行的孔系。为了提高 加工精度，在立式钻床上安装 钻模时，要先将装在主轴上的 钻头伸入钻套中，以确定钻模 的位置后再将夹具夹紧。
特点：加工精度高，应用广 泛，操作效率低。
固定式钻模
6.4.2 钻床与镗床夹具
两种快撤机构（螺旋夹紧）

典型夹紧机构

典型夹紧机构
适应范围：(1) 适用于切削负荷不大且无很大振动的场合；(2) 用于夹紧行程较小的状况；(3) 很少直接用于夹紧工件，大多是 与其它夹紧元件联合使用。
典型夹紧机构
铰链夹紧机构的构 造简洁、扩力比大 且摩擦损失小，故 适用于多点或多件 夹紧，在气动或液 压夹具中广泛应用。
典型夹紧机构
• 定心、对中夹紧机构，是一种特殊的夹紧 机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 在这种夹紧机构上与工件定位基准面相接 触的元件，即是定位元件，又是夹紧元件。
由于手动的斜楔夹紧机构在夹紧工件时既费时又费 力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中承受。
典型夹紧机构
• 螺旋夹紧机构具 有构造简洁、制 造简洁、夹紧牢 靠、扩力比大和 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， 其缺点是夹紧动 作慢、效率低。
螺旋夹紧原理图
典型夹紧机构
• 圆偏心夹紧机构。
支承钉。顶面为 定位面，限制一 个自由度
支承板。接触面积大，适于精基准平面定位 。 短支承板限制一个自由度，长支承板限制两个
自由度，宽支承板限制三个自由度。
可调支承，支承高度可调。限 制一个自由度。
可调支承：支承高 度可调，限制一个 自由度。
自位支承 又称浮动支承。支 承能随工件定位基准面的变化 而自动调整，限制一个自由度。
夹具分类
1 从专业化程度分 • 通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随
行夹具等； 2 从使用机床的类型分 • 车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣
床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具等； 3 从动力来源分 • 手动夹具、气动夹具、液动夹具、电磁夹具、真
空夹具等；
夹具中定位元件
• 高精度； • 好的耐磨性； • 足够的刚性； • 良好的工艺性；

夹紧机构


图3.37弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴
(5) 波纹套定心夹紧机构
图3.38 波纹套定心心轴 1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
(6) 液性塑料定心夹紧机构
图3.39液性塑料定心夹紧机构 1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料； 4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
复习题
（１）多件平行联动夹紧机构图3.26
②多件连续夹紧机图3.27
③对称式多件联动夹紧机构 图3.28
④复合式多件联动夹紧机构图3.29
⑶与其它动作联动的夹紧机构
①先定位后夹紧的联动机构图3.30
（２）夹紧与移动压板联动机图 3.31
③夹紧与辅助支承联动机构
3.32
3.5 定心夹紧机构
目录
下一节
3.4 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及其 特点：
⑴单件联动夹紧机构
图3.23单件同向联动夹紧机构
②单件对向联动夹紧机构图3.24
（３）单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
图3.25互垂力或斜交力联动夹紧机构
２、多件联动夹紧机构
1、定心夹紧机构的工作原理
例 1：如 图 3.3 3a)，工 件 以外圆定位加工内孔，保 证同轴度。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。
b)
例2：如图3.33b)，在 工件上加工槽，保证对 工件中心面的对称度。 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、外移定 位元件，使定位基准为 中 心 面 ， △ jb=0， △dw=0。

汽车制造与装配技术专业《3.5.2 常用典型夹紧机构(联动夹紧机构)》

常用典型夹紧机构
第一页，共九页。
工件的定位与装夹
联动夹紧机构
应用：工件装夹过程中，有时需要夹具同时有几个点夹紧工件进行；有时又 需要同时夹紧几个工件；
为了提高生产率，减少工件装夹时间，那么采用各种联动机构。
单件联动夹紧机构
类型 多件联动夹紧机构 平行式多件联动夹紧机构 顺序式多件联动夹紧机构
第二页，共九页。
工件的定位与装夹
单件联动夹紧机构
结构特点：夹紧力作用点有两点、三点或多至四点；夹紧力的方向可以相同、相反、相互 垂直或交叉。如图示。
a)
பைடு நூலகம்b)
单件联动夹紧机构
第三页，共九页。
工件的定位与装夹
多件联动夹紧机构 平行式多件联动夹紧机构
结构特点：如下图，在四个V形块上装四个工件，各夹紧力方向互相平行。 当工件定位实际尺寸不一致时，为使各工件所受夹紧力相等，那么采用浮动环节的 压板结构。
联动机构。夹紧力的方向可以相同、相反、相互垂直或交叉。a)
b)。结构特点：如下图，在四个V形块上装四个工
件，各夹紧力方向互相平行。1-螺母 2-钩形压板。谢谢您的观看
第九页，共九页。
ab 平行式多件联动夹紧机构
第四页，共九页。
工件的定位与装夹
平行式多件夹紧机构
a）铰链式
b）液性塑料式
平行式多件联动夹紧机构
第五页，共九页。
工件的定位与装夹
顺序式多件联动夹紧机构
结构特点：如下图，夹紧时拧紧左端螺母1、推动钩形压板2，将多个工件顺 序夹紧。
工件沿夹紧方向存在尺寸误差累积。 适用于工件加工外表与夹紧方向相平行的场合。
顺序式多件联动夹紧机构 1-螺母 2-钩形压板
第六页，共九页。

22常用的夹紧机构(PPT课件)

d2——螺纹中径(mm)； ——螺纹升角(°)；
1 ——螺螺纹处摩擦角(°)
2 ——螺钉端部摩擦角(°)
r ——螺钉端部当量摩擦半径(mm)
13
单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
14
15
图示是常用的几种摆动压块， 光面用a)，毛面用b)
减力但增加压板行程的组减力但增加压板行程的组合结构合结构不增力但改变夹紧力方向不增力但改变夹紧力方向的组合结构的组合结构铰链压板机构增力但减铰链压板机构增力但减小夹紧行程小夹紧行程钩形压板钩形压板自调节式压板自调节式压板3311快卸垫圈螺母夹紧机构快卸垫圈螺母夹紧机构22快卸螺母结构快卸螺母结构33回转压板夹紧机构回转压板夹紧机构44快卸螺杆机构快卸螺杆机构55直槽与螺旋槽相连的螺杆结构直槽与螺旋槽相连的螺杆结构图320目录下一节用偏心件直接或间接夹紧工件
23
1、结构特点：
O1是几何中心；O是回转中心；R是几何半径； e 是偏心 量， e = R－R0 ； r 是回转半径(回转中心和切点的连线) ；R0是最小回转半径；回转角β 是 OO1连线与水平线的夹角， 两线重合时，β=0， 使r 增 大方向β为正，所以β在±90° 范围内。升角 α是r 的垂线和 受压面之间的夹角；圆周上 各接触点的升角不是常数。
按定心作用原理分类：
一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现 定心夹紧；
另一种是依靠定心元件本身作均匀的弹性变形，从而实现定位夹 紧。
46
1、螺旋式定心夹紧机构
结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程 大而定心精度要求不高的工件。
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6、波纹定心夹紧机构
机构简单、装夹方便、使用寿命长、定心精度可 达Φ0.005－0.01，精加工工序中应用较广泛。
FJ
FQ
tan1tan(2)
（1）斜楔的自锁性。
在夹紧作用力去掉后，在纯 摩擦力作用下，仍能保持夹 紧的现象。
自锁条件： F1≥FRx， 即：FWtgφ1 ≥ FWtg(α- φ2) 所以，α≤ φ1 + φ2 为自锁条件。
αmax =12º,一般取6º～8º。 气压或液压不需自锁，可稍 大些。
1 ——螺螺纹处摩擦角(°)
2 ——螺钉端部摩擦角(°)
r ——螺钉端部当量摩擦半径(mm)
单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
图示是常用的几种摆动压块， 光面用a)，毛面用b)
可根据杠杆原理改变力 臂关系，使操作省力、使 用方便。
常见的五种典型组合结构：
减力但增加压板行程的组 合结构
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
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
动夹紧方式合理组 合构成的机构，均 称为复合式多件联 动夹紧。
夹紧与辅 助支承联 动机构
1、螺旋式定心夹紧机构
结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程 大而定心精度要求不高的工件。
刚度高、动作快、
增力比大、工作行程 也比较大，其定心精 度较低。它主要用于 工件的粗加工，由于 杠杆机构不能自锁， 所以这种机构自锁要 靠气压或其它装置， 其中用气压较多。
22常用的夹紧机构
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
⑴夹紧力Fw（ FJ）计算： FQ—作用在斜楔上的原始水平作用力； α—斜楔升角； φ 1、 φ 2：斜楔与夹具体之间的摩擦角
。 用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合
相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间
1、结构特点：
O1是几何中心；O是回转中心；R是几何半径； e 是偏心 量， e = R－R0 ； r 是回转半径(回转中心和切点的连线) ；R0是最小回转半径；回转角β 是 OO1连线与水平线的夹角， 两线重合时，β=0， 使r 增 大方向β为正，所以β在±90° 范围内。升角 α是r 的垂线和 受压面之间的夹角；圆周上 各接触点的升角不是常数。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
iFF FQ J tan1t1an (2)
h is s tana
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。
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。 主要形式： 单件联动夹紧机构 多件联动夹紧机构
1、单件联动夹紧机构
单件同向联动夹紧机构
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
此机构多用于中小 型工件的多件加工。 按其对工件使力方 式的不同，
一般分为四种基本
形式：
（1）平行式多件
联动夹紧
FWi
FW n
理论上各工件的夹紧力： FWi Fw
实际上，在夹紧系统中，各环节的变形、传力过程中均存 在摩擦能耗， 工件较多时，力在传递过程中存在损耗，末 件夹紧力可能会不足。
这类夹紧机构 可减少原始作 用力，但相应 增大了对机构 夹紧行程要求
凡将上述多件联
② 夹紧行程h确定： h= △S1+△S2+△S3+△S4 △S1——装卸工件所留空隙(mm)，取≥0.3； △S2—夹紧机构变形补偿量(mm)，取=0.05～0.15 △S3——夹紧尺寸误差补偿量(mm)，即为夹紧工
件尺寸的公差；
△S4——行程贮备量(mm)，取=0.1～0.3。
铰链夹紧机构 是一种增力机 构，由于结构 简单，增力倍 数大，摩擦损 失小，故在气 动夹具中应用 广泛。
偏心轮与转轴间的摩擦角（该摩擦力矩小 可忽略）
曲线楔的自锁条件:αmax ≤ φ1 近似公式：e /R≤tgφ1 ≤f 一般f =0.1～0.15,所以： R/ e ≥7～10
FJ rtan (F Q2L)tan1
FJ rtan(FQ2L)tan1
① 选工作区：根据加工要求确定转角范围；
1、单个螺旋夹紧机构
受力分析: MQ—原始力矩; M1—螺母阻止螺钉转动的力矩; M2—工件阻止螺钉转动的力矩; 仨作用下处于平衡：
螺纹的形成
MQ－M1－ M2
tana(1)r/
tan2
FW——夹紧力(N)； FQ——原始作用力(N) L——作用力臂(mm)；
d2——螺纹中径(mm)； ——螺纹升角(°)；
3、楔式定心夹紧机构
结构紧凑且传动准确，定心精度可达Φ0.02 －0.07，比较适用于工件以内孔为定位基准的半 精加工
4、弹簧套筒式定心夹紧机构
机构简单、体积小、操作方便迅速，因而应用 十分广泛。一般用于半精加工或精加工场合。
具有工艺性、通用
性好、定心精度高操 作方便迅速等特点。 但它的夹紧力较小， 较常用于滚珠轴承零 件的磨削或车削加工 工序。
2、夹紧行程
上图为圆偏心轮的结构及展开图。夹紧行程等于回转中心 到切点的距离与最小回转半径之差。圆偏心圆周上任一点 x的回转半径与Om的夹角φx称为转角。
当偏心轮与工件切点在m时，转角为0，夹紧行程为0；当 偏心轮与工件切点在n时，转角为180°，夹紧行程为2e；
斜楔的自锁条件： α≤ φ1 + φ2 φ1 是圆偏心轮与工件间的摩擦角、 φ2是圆