课题十四课题十四 工件的夹紧工件的夹紧【教教学学目目的的和和要要求求】掌掌握握夹夹紧紧力力的的确确定定方方法法，了了解解典典型型夹夹紧紧机机构构。能能够够合合理理确确定定夹夹紧紧方方案案，具具备备设设计计简简单单夹夹紧紧机机构构或装置的能力，会正确使用机床夹具。或装置的能力，会正确使用机床夹具。 【教学内容摘要教学内容摘要】 一、夹紧装置的组成及要求一、夹紧装置的组成及要求 二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定 三、典型夹紧机构三、典型夹紧机构 四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构 五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构 【教学重点、难点教学重点、难点】重点：夹紧力的确定重点：夹紧力的确定【教学方法和使用教具教学方法和使用教具】 讲授、讨论与习题讲授、讨论与习题【教学时数教学时数】 4 42021/3/111 工件定位之后，在切削加工之前，必须用夹紧装置将其夹紧，以防止在工件定位之后，在切削加工之前，必须用夹紧装置将其夹紧，以防止在加工过程中由于受到切削力加工过程中由于受到切削力、重力、惯性力等的作用发生位移和振动，影、重力、惯性力等的作用发生位移和振动，影响加工质量，甚至使加工无法顺利进行。因此，夹紧装置的合理选用至关响加工质量，甚至使加工无法顺利进行。因此，夹紧装置的合理选用至关重要。重要。 一、夹紧装置的组成及要求一、夹紧装置的组成及要求一、夹紧装置的组成及要求一、夹紧装置的组成及要求 1. 1. 夹紧装置的组成夹紧装置的组成 （1 1）力源装置）力源装置 提供原始作用力的装置称为力源装置，常用的力源装置有提供原始作用力的装置称为力源装置，常用的力源装置有 液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、真空装置等。以操作液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、真空装置等。以操作 者的人力为力源时，称为者的人力为力源时，称为手动夹紧手动夹紧，没有专门的力源装置。，没有专门的力源装置。 （2 2）夹紧机构）夹紧机构 要使力源装置所产生的原始作用力或操作者的人力正确地要使力源装置所产生的原始作用力或操作者的人力正确地 作用到工件上，还需要有最终夹紧工件的执行元件（即夹紧元件）作用到工件上，还需要有最终夹紧工件的执行元件（即夹紧元件） 以及将原始作用力或操作者的人力传递给夹紧元件的中间递力机构以及将原始作用力或操作者的人力传递给夹紧元件的中间递力机构 夹紧元件和中间递力机构组成了夹紧机构。夹紧元件和中间递力机构组成了夹紧机构。 如图如图14-114-1所示所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4 4（力源装置）（力源装置） 压板压板1 1（夹紧元件）和连杆（夹紧元件）和连杆2 2（中间递力机构）所组成的。（中间递力机构）所组成的。 2021/3/112 如图如图14-114-1所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸所示的夹具，其夹紧装置就是由液压缸4 4（力源装置）（力源装置） 压板压板1 1（夹紧元件）和连杆（夹紧元件）和连杆2 2（中间递（中间递力机构）所组成的。力机构）所组成的。2021/3/113 二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。 1. 1.夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 （1 1）夹紧力方向应朝向主要定位基准面，）夹紧力方向应朝向主要定位基准面，如图如图14-214-2所示所示。 （2 2）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，如图如图14-314-3 所示所示。 （3 3）夹夹紧紧力力方方向向应应尽尽可可能能实实现现“ “三三力力” ”同同向向，以以利利于于减减小小所所需需的的夹夹紧紧力力，如如 图图14-4 14-4 所示所示。 2.2.夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定 （1 1）夹紧力作用点应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承区域）夹紧力作用点应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承区域 内，内，如图如图14-514-5所示所示。 （2 2） 夹紧力作用点应作用在工件刚性较好的部位上，夹紧力作用点应作用在工件刚性较好的部位上，如图如图146146所示所示。 （3 3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，如图如图14-714-7所示所示。 3. 3. 3. 3. 夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 夹夹紧紧力力的的大大小小要要适适当当，夹夹紧紧力力太太小小，难难以以夹夹紧紧工工件件；夹夹紧紧力力太太大大，将将增增大大夹夹紧紧装装置置的的结结构构尺尺寸寸，且且会会增增大大工工件件变变形形，影影响响加加工工质质量量。夹夹紧紧力力的的计算可参阅有关资料。计算可参阅有关资料。2021/3/114夹紧力方向应朝向主要定位基准面，夹紧力方向应朝向主要定位基准面，如图如图14-214-2所示所示。2021/3/115（2 2）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，）夹紧力应朝向工件刚性较好的方向，使工件变形尽可能小，如如图图14-314-3所示所示。2021/3/116（3 3）夹紧力方向应尽可能实现）夹紧力方向应尽可能实现“ “三力三力” ”同向，以利于减小同向，以利于减小所需的夹紧力，所需的夹紧力，如图如图14-4 14-4 所示。所示。2021/3/117（1 1）夹紧力作用点应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承）夹紧力作用点应落在定位元件上或几个定位元件所形成的支承区域内，区域内，如图如图14-514-5所示所示。2021/3/118（2 2） 夹紧力作用点应夹紧力作用点应作用在工件刚性较好作用在工件刚性较好的部位上，的部位上，如图如图146146所示所示2021/3/119（3 3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位，如图如图14-714-7示示。2021/3/1110三、典型夹紧机构三、典型夹紧机构三、典型夹紧机构三、典型夹紧机构 1 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 如图如图14-814-8所示，所示，几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。 2 2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 如图如图14-914-9所示所示，几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实例。几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实例。 3. 3. 偏心夹紧机构偏心夹紧机构 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。常用的偏心件是偏心轮和偏心轴心夹紧机构。常用的偏心件是偏心轮和偏心轴，如图如图 14-10 14-10所示所示，为偏心夹紧机构的应用实例。，为偏心夹紧机构的应用实例。 偏心夹紧机构的特点是结构简单、操作方便、夹偏心夹紧机构的特点是结构简单、操作方便、夹 紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程小，一般用于切紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程小，一般用于切 削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。2021/3/1111如图如图14-814-8所示，所示，几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。几种斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。2021/3/1112如图如图14-914-9所示，所示，几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实几种螺旋夹紧机构夹紧工件的实例例2021/3/1113常用的偏心件是偏心轮和偏心轴常用的偏心件是偏心轮和偏心轴，如图，如图14-1014-10所所示示，为偏心夹紧机构的应用实例。，为偏心夹紧机构的应用实例。2021/3/1114 四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构 利利用用单单一一力力源源实实现现单单件件或或多多件件的的多多点点、多多向向同同时时夹夹紧紧的的机机构构称称为为联联动动夹夹紧紧机机构构。联联动动夹夹紧紧机机构构便便于于实实现现多多件件加加工工，故故能能减减少少机机动动时时间间；又又因因集集中中操操作作，简简化化了了操操作作程程序序，可可减减少少动动力力装装置置数数量量、辅辅助助时时间间和和工工人人劳劳动动强强度度等等，因因而而能能有有效效地地提提高高生生产产率率，在在大批量生产中应用广泛。大批量生产中应用广泛。 联动夹紧机构可分为单件联动夹紧机构和多件联动夹紧机构。联动夹紧机构可分为单件联动夹紧机构和多件联动夹紧机构。 1 1单件联动夹紧机构单件联动夹紧机构 这这类类夹夹紧紧机机构构其其夹夹紧紧力力作作用用点点有有两两点点、三三点点或或多多至至四四点点，夹夹紧紧力力的的方方向向可可以以相相同同、相相反反、相相互互垂垂直直或或交交叉叉。如如图图14-11a14-11a所所示示，两两个个夹夹紧紧力力互互相相垂垂直直，拧拧紧紧手手柄柄可可在在右右侧侧面面和和顶顶面面同同时时夹夹紧紧工工件件。如如图图14-11b14-11b所所示示，为为两两个个夹夹紧紧力力方方向向相相同同，拧拧紧紧右右边边螺螺母母，通通过过螺螺杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧工件。杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧工件。 2021/3/1115如图如图14-11a14-11a所示所示，两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶，两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶面同时夹紧工件。面同时夹紧工件。如图如图14-11b14-11b所示所示，为两个夹紧力方向相同，拧紧，为两个夹紧力方向相同，拧紧右边螺母，通过螺杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧右边螺母，通过螺杆带动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧工件。工件。 2021/3/1116 2 2 2 2多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构 多多件件联联动动夹夹紧紧机机构构一一般般有有平平行行式式多多件件联联动动夹夹紧紧机机构构和和连连续续式式多多件件联联动动夹紧机构。夹紧机构。 （1 1）平行式多件联动夹紧机构）平行式多件联动夹紧机构 如图如图14-1214-12所示所示，在四个，在四个V V形块上装四个工件各夹紧力方向互相平行形块上装四个工件各夹紧力方向互相平行 若采用刚性压板若采用刚性压板如图如图14-12a14-12a所示所示，则因一批工件定位直径实际尺寸不一则因一批工件定位直径实际尺寸不一 致，使各工件所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用致，使各工件所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用图图14-12b14-12b 所示所示带有三个浮动环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且带有三个浮动环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且各工件所受各工件所受 的夹紧力理论上相等。的夹紧力理论上相等。 （2 2）连续式多件联动夹紧机构）连续式多件联动夹紧机构 如图如图14-1314-13所示所示，为同时铣削四个工件的夹具。，为同时铣削四个工件的夹具。2021/3/1117如图如图14-1214-12所示所示，在四个，在四个V V形块上装四个工件各夹紧力方向互相平行若采用刚形块上装四个工件各夹紧力方向互相平行若采用刚性压板性压板如图如图14-12a14-12a所示所示，则因一批工件定位直径实际尺寸不一致，使各工件，则因一批工件定位直径实际尺寸不一致，使各工件所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用所受的夹紧力不等，甚至夹不紧工件。如果采用图图14-12b14-12b所示所示带有三个浮动带有三个浮动环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且环节的压板结构，既可同时夹紧工件，且各工件所受的夹紧力理论上相等。各工件所受的夹紧力理论上相等。2021/3/1118如图如图14-1314-13所示所示，为同时铣削四个工件的夹具。，为同时铣削四个工件的夹具。2021/3/1119五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构 在在机机械械加加工工中中，常常遇遇到到许许多多具具有有对对称称轴轴线线、对对称称平平面面或或对对称称中中心心的的工工件件，这这时时，可可采采用用定定心心夹夹紧紧机机构构，如如三三爪爪卡卡盘盘。由由于于采采用用定定心心夹夹紧紧机机构构时时，对对称称轴轴线线、对对称称平平面面或或对对称称中中心心是是工工件件的的定定位位基基准准，因因而而可可使使定定位位基基准准不不产产生生位位移移。如如果果对对称称轴轴线线、对对称称平平面或对面或对称中心又是工件的工序基准，则定位基准与工序基准重合。称中心又是工件的工序基准，则定位基准与工序基准重合。 定定心心夹夹紧紧机机构构具具有有在在实实现现定定心心作作用用的的同同时时并并将将工工件件夹夹紧紧的的特特点点。而而且且定定心心夹夹紧紧机机构构中中与与工工件件接接触触的的元元件件既既是是定定位位元元件件也也是是夹夹紧紧元元件件（称称工工作作元元件件），各各工工作作元元件件能能同同步步趋趋近近或或离离开开工工件件，不不论论各各工工作作元元件件处处于于何何位位置置，其其对对称称中中心心的的位位置置不不变变。正正是是由由于于这这些些特特点点，能能使使工工件件的的定定位位基基准准位位置置不不变变，从从而而实实现现定定心心夹夹紧紧的的作作用。用。2021/3/1120 常用的定心夹紧机构有如下两大类：常用的定心夹紧机构有如下两大类： 1 1机械传动式定心夹紧机构机械传动式定心夹紧机构 此此类类机机构构是是利利用用机机械械传传动动装装置置使使工工作作元元件件作作等等速速移移动动来来实实现现定心夹紧作用的。定心夹紧作用的。 如图如图14-1414-14所示所示， 2 2弹性变形式定心夹紧机构弹性变形式定心夹紧机构（1 1） 弹弹簧簧筒筒夹夹定定心心夹夹紧紧机机构构 如如图图14-15a14-15a所所示示为为装装夹夹工工件件以以外外圆圆柱柱面定位的弹簧面定位的弹簧 夹夹头头；如如图图14-15b14-15b所所示示为为装装夹夹工工件件以以内内孔孔定定位位的的弹弹簧簧心心轴轴。这这类机构的主要类机构的主要 元元件件是是弹弹性性筒筒夹夹，它它是是在在一一个个锥锥形形套套筒筒上上开开出出3 34 4条条轴轴向向槽槽而而形成的。形成的。（2 2） 膜片卡盘式定心夹紧机构膜片卡盘式定心夹紧机构 如图如图14-1614-16所示所示为膜片卡盘。为膜片卡盘。 这这一一类类定定心心夹夹紧紧机机构构的的特特点点是是：夹夹紧紧行行程程小小，定定心心精精度度高高，但但制制造较困难。造较困难。2021/3/1121如图如图14-1414-14所示所示，为虎钳式定心夹紧机构，操作螺杆，为虎钳式定心夹紧机构，操作螺杆1 1，使左、右旋，使左、右旋螺纹带动滑座上的螺纹带动滑座上的V V形架形架2 2、3 3（工作元件）作对向等速移动，便可实（工作元件）作对向等速移动，便可实现工件的定现工件的定心夹紧，反之，便可松开工件。心夹紧，反之，便可松开工件。2021/3/11221 1） 弹簧筒夹定心夹紧机构弹簧筒夹定心夹紧机构 如图如图14-15a14-15a所示所示为装夹工件以外圆柱面定位的为装夹工件以外圆柱面定位的弹簧夹头；弹簧夹头；如图如图14-15b14-15b所示所示为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。这类机构的为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。这类机构的主要元件是弹性筒夹，它是在一个锥形套筒上开出主要元件是弹性筒夹，它是在一个锥形套筒上开出3 34 4条轴向槽而形成的。条轴向槽而形成的。2021/3/1123（2 2） 膜片卡盘式定心夹紧机构膜片卡盘式定心夹紧机构 如图如图14-1614-16所示所示为膜片为膜片卡盘。卡盘。2021/3/1124