2.2 常用的夹紧机构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1技术研究一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构n1斜楔 2工件 3夹具体n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。2技术研究3技术研究1、受力分析：、受力分析：FW即斜楔对工件的夹紧力FJ4技术研究直接采用斜楔时产生的夹紧力直接采用斜楔时产生的夹紧力夹紧力Fw（ FJ）计算：FQ作用在斜楔上的原始水平作用力；斜楔升角；1、2：斜楔与夹具体之间的摩擦角5技术研究2、工作特点、工作特点n n（1 1）斜楔的自锁性。）斜楔的自锁性。n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。n自锁条件： F1FRx，n即：FWtg1 FWtg(- 2)n所以， 1 + 2 为自锁条件。 max =12 , ,一般取68 。气压或液压不需自锁，。气压或液压不需自锁，可稍大些。可稍大些。6技术研究（2）改变作用力方向7技术研究（3）增力比计算n n由夹紧力公式可知，夹紧力FJ(FW)与原始作用力之比为扩力比，8技术研究（4）斜楔夹紧行程h小S S受斜楔长度限制，要增受斜楔长度限制，要增大夹紧行程大夹紧行程h h，须增大，须增大斜角斜角 。但。但 越大，自越大，自锁性差。所以常采用锁性差。所以常采用双斜楔结构。双斜楔结构。9技术研究3、适用场合、适用场合n n 由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制约，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，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。通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。10技术研究二、螺旋夹紧机构二、螺旋夹紧机构n本质：相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧工件仍是楔紧作用。n结构简单，螺纹升角 4，夹紧可靠，耐振。夹紧行程不受限制，但夹紧行程大时，操作时间长。缺点是夹紧动作较慢，机动夹紧较少用。n n主要结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹主要结构形式：单个螺旋夹紧结构、螺旋压板夹紧机构紧机构11技术研究1、单个螺旋夹紧机构、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12技术研究MQM1 M20 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()； 螺螺纹处摩擦角() 螺钉端部摩擦角() 螺钉端部当量摩擦半径(mm) 13技术研究单个螺旋夹紧机构na) 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技术研究15技术研究图示是常用的几种摆动压块，光面用a)，毛面用b) 16技术研究2、螺栓压板夹紧机构、螺栓压板夹紧机构n n 可根据杠杆原理改变力可根据杠杆原理改变力臂关系，使操作省力、使臂关系，使操作省力、使用方便。用方便。n n常见的五种典型组合结构：常见的五种典型组合结构：n n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n n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n n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n n钩形压板钩形压板n n自调节式压板自调节式压板 17技术研究3、快速装卸机构快速装卸机构 1 1）快卸垫圈螺母夹紧机构）快卸垫圈螺母夹紧机构2 2）快卸螺母结构）快卸螺母结构3 3）回转压板夹紧机构）回转压板夹紧机构4 4）快卸螺杆机构）快卸螺杆机构5 5）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18技术研究图3.2019技术研究20技术研究目录目录下一节下一节21技术研究三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构 n n用偏心件直接或间接夹紧工件。用偏心件直接或间接夹紧工件。n n优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。n n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，一般用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合用于夹紧行程及切削负载较小且平稳的加工场合 。22技术研究圆偏心轮应用特性圆偏心轮应用特性相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间相当于一个弧形楔逐渐楔入虚线与工件之间23技术研究 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 = RR0 ； 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 是 OO1连线与水平线的夹角，两线重合时，=0， 使r 增大方向为正，所以在90范围内。升角 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。 24技术研究2、夹紧行程、夹紧行程n n上图为圆偏心轮的结构及展开图。上图为圆偏心轮的结构及展开图。夹紧行程夹紧行程夹紧行程夹紧行程等于回转中心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 x的回转半径与的回转半径与OmOm的夹角的夹角x x称为称为转角转角转角转角。n n当偏心轮与工件切点在当偏心轮与工件切点在m m时，转角为时，转角为0 0，夹紧行程为，夹紧行程为0 0；当；当偏心轮与工件切点在偏心轮与工件切点在n n时，转角为时，转角为180180 ，夹紧行程为，夹紧行程为2e2e；25技术研究工作段工作段n n夹紧行程夹紧行程S=e(1sin)n n工作转角太大则操作费时且不安全，所以一般转工作转角太大则操作费时且不安全，所以一般转角角x x 9090 。我们把工作转角范围内的那段轮周我们把工作转角范围内的那段轮周称为圆偏心轮的工作段：称为圆偏心轮的工作段：n nx x=45=45135135 ，该范围升角大，夹紧力较小，但该范围升角大，夹紧力较小，但夹紧行程大；夹紧行程大；工作较稳定，但自锁性能差；n nx x=90=90180180 ，该范围升角由大到小，夹紧力该范围升角由大到小，夹紧力逐渐增大，逐渐增大，自锁性能好，但夹紧行程小。但夹紧行程小。26技术研究3、自锁条件、自锁条件n斜楔的自锁条件： 1 + 2n1 是圆偏心轮与工件间的摩擦角、是圆偏心轮与工件间的摩擦角、 2是圆是圆偏心轮与转轴间的摩擦角（该摩擦力矩小偏心轮与转轴间的摩擦角（该摩擦力矩小可忽略）可忽略）n曲线楔的自锁条件:max1 n近似公式：e/Rtg1 fn一般f=0.10.15,所以：R/e71027技术研究4、夹紧力计算、夹紧力计算n n圆偏心轮上各点升角不同，各点夹紧力也不同。根据受力分析，偏心轮的夹紧力可用下式估算：n n小结：偏心夹紧机构操作方便，动作迅速，结构偏心夹紧机构操作方便，动作迅速，结构简单，但自锁性差，夹紧力小，夹紧行程不大，简单，但自锁性差，夹紧力小，夹紧行程不大，结构不耐振，适于切削平稳且切削力不大的场合，结构不耐振，适于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧。常用于手动夹紧。28技术研究5、偏心轮的设计、偏心轮的设计n选工作区：根据加工要求确定转角范围；n夹紧行程h确定：nh=S1+S2+S3+S4nS1装卸工件所留空隙(mm)，取0.3；nS2夹紧机构变形补偿量(mm)，取=0.050.15nS3夹紧尺寸误差补偿量(mm)，即为夹紧工件尺寸的公差；nS4行程贮备量(mm)，取=0.10.3。29技术研究偏心轮的设计偏心轮的设计n确定e：用=4545135135 作工作段，取作工作段，取e=0.7h；用=9090180180 作工作段，取作工作段，取e=h；n确定D：由D2e/f确定Dn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FJ，再乘以安全系数K，就是实际需要的夹紧力FJsh，(FJ)minFWK即可。n n (FJ)min =2FQL/Dtg（max+2）+tg130技术研究四、铰链夹紧机构四、铰链夹紧机构n n铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力机是一种增力机构，由于结构构，由于结构简单，增力倍简单，增力倍数大，摩擦损数大，摩擦损失小，故在气失小，故在气动夹具中应用动夹具中应用广泛。广泛。31技术研究五、五、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。n主要形式：n单件联动夹紧机构n多件联动夹紧机构32技术研究单件同向联动夹紧机构 1、单件联动夹紧机构33技术研究单件对向联动夹紧机构34技术研究单件互垂力或斜交力联动夹紧机构 35技术研究2 2、多件联动夹紧机构、多件联动夹紧机构n n此机构多用于中小此机构多用于中小型工件的多件加工。型工件的多件加工。按其对工件使力方按其对工件使力方式的不同，式的不同，n n一般分为四种基本一般分为四种基本形式形式：n （1）平行式多件联动夹紧 36技术研究37技术研究38技术研究（2 2）连续多件夹紧）连续多件夹紧n理论上各工件的夹紧力：n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。39技术研究（3 3）对向式多件联动夹紧）对向式多件联动夹紧 n n这类夹紧机构这类夹紧机构可减少原始作可减少原始作用力，但相应用力，但相应增大了对机构增大了对机构夹紧行程要求夹紧行程要求40技术研究（4 4）复合式多件联动夹紧）复合式多件联动夹紧n n 凡将上述多件联凡将上述多件联动夹紧方式合理组动夹紧方式合理组合构成的机构，均合构成的机构，均称为复合式多件联称为复合式多件联动夹紧。动夹紧。41技术研究夹紧与辅夹紧与辅助支承联助支承联动机构动机构42技术研究43技术研究44技术研究联动夹紧机构设计要点联动夹紧机构设计要点n n联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节，并具有足够的浮动量，动作灵活，符合机械传动原理。节，并具有足够的浮动量，动作灵活，符合机械传动原理。n n适当限制被加工工件数量。适当限制被加工工件数量。n n联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求机构简单紧凑，动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求机构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠的工作。提高工作效率，保证机构可靠的工作。n n设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。n n要保证联动夹紧机构的系统刚度。要保证联动夹紧机构的系统刚度。n n正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。45技术研究六、定心夹紧机构六、定心夹紧机构n n（一）工作原理（一）工作原理n n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构定心夹紧机构定心夹紧机构。n“定位夹紧”元件合二为一；始终有：db=0；主要用在要求定心和对中的场合n n（二）各类典型机构特点及适用范围（二）各类典型机构特点及适用范围 按定心作用原理分类：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；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。定位夹紧。46技术研究1、螺旋式定心夹紧机构、螺旋式定心夹紧机构 n n结构简单、工作行程大、通用性结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度好。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。大而定心精度要求不高的工件。47技术研究48技术研究2、杠杆式定心夹紧机构、杠杆式定心夹紧机构n n 刚度高、动作快、刚度高、动作快、增力比大、工作行程增力比大、工作行程也比较大，其定心精也比较大，其定心精度较低。它主要用于度较低。它主要用于工件的粗加工，由于工件的粗加工，由于杠杆机构不能自锁，杠杆机构不能自锁，所以这种机构自锁要所以这种机构自锁要靠气压或其它装置，靠气压或其它装置，其中用气压较多。其中用气压较多。49技术研究3、楔式定心夹紧机构楔式定心夹紧机构n n 结构紧凑且传动准确，定心精度可达结构紧凑且传动准确，定心精度可达0.020.020.070.07，比较适用于工件以内孔为定位基准的半，比较适用于工件以内孔为定位基准的半精加工精加工50技术研究4、弹簧套筒式定心夹紧机构、弹簧套筒式定心夹紧机构 n n 机构简单、体积小、操作方便迅速，因而应用机构简单、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。十分广泛。一般用于半精加工或精加工场合。51技术研究5、膜片卡盘定心夹紧机构膜片卡盘定心夹紧机构 n n 具有工艺性、通用具有工艺性、通用性好、定心精度高操性好、定心精度高操作方便迅速等特点。作方便迅速等特点。但它的夹紧力较小，但它的夹紧力较小，较常用于滚珠轴承零较常用于滚珠轴承零件的磨削或车削加工件的磨削或车削加工工序。工序。52技术研究6、波纹定心夹紧机构、波纹定心夹紧机构 n n机构简单、装夹方便、使用寿命长、定心精度可机构简单、装夹方便、使用寿命长、定心精度可达达0.0050.0050.010.01，精加工工序中应用较广泛。，精加工工序中应用较广泛。53技术研究7、液性塑料定心夹紧机构液性塑料定心夹紧机构 n n工作原理工作原理：液态塑料：液态塑料压力下使薄壁部分在压力下使薄壁部分在径向产生均匀的弹性径向产生均匀的弹性变形，从而将工件定变形，从而将工件定心夹紧。心夹紧。n n特点特点：定心精度高、：定心精度高、定位稳定，实用性强定位稳定，实用性强54技术研究27、夹紧原理和结构改错、夹紧原理和结构改错(可直接可直接在图中改或文字叙述在图中改或文字叙述)55技术研究 56技术研究 下一节下一节目录目录57技术研究