第四章第4节-工件在夹具中的夹紧

1、第四节 工件在夹具中的夹紧 工件在定位元件上定位后，必须采用一定的工件在定位元件上定位后，必须采用一定的装置将工件压紧夹牢，使其在加工过程中不会因装置将工件压紧夹牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力或离心力等作用而发生振动或受切削力、惯性力或离心力等作用而发生振动或位移，从而保证加工质量和生产安全，这种装置位移，从而保证加工质量和生产安全，这种装置称为称为夹紧装置夹紧装置。 机械加工中所使用的夹具一般都必须有夹紧机械加工中所使用的夹具一般都必须有夹紧装置，在大型工件上钻小孔时，可不单独设计夹装置，在大型工件上钻小孔时，可不单独设计夹紧装置。紧装置。 第四节 工件在夹具中的夹紧一.夹紧装置

2、的组成及其基本要求(1)力源装置：产生夹紧产生夹紧 作用力的装置。所产作用力的装置。所产 生的力称为原始力，生的力称为原始力， 如气动、液动、电如气动、液动、电 动等，图中的力源装置是气缸。对于手动夹紧动等，图中的力源装置是气缸。对于手动夹紧 来说，力源来自人力。来说，力源来自人力。(2)夹紧元件：夹紧装置的最终执行元件，与工件夹紧装置的最终执行元件，与工件直接接触完成夹紧作用，如图中的压板。直接接触完成夹紧作用，如图中的压板。 第四节 工件在夹具中的夹紧（3）中间传力机构 介于力源和夹紧元件之间传介于力源和夹紧元件之间传递力的机构，如图中的杠杆。递力的机构，如图中的杠杆。 在传递力的过程中，

3、在传递力的过程中，它能起到如下它能起到如下作用作用: :1)1)改变作用力的方向改变作用力的方向; ;2)2)改变作用力的大小，通常是起增力作用改变作用力的大小，通常是起增力作用; ; 3)3)使夹紧实现自锁，保证力源提供的原始力消失使夹紧实现自锁，保证力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夹紧工件，这对手动夹紧尤为重后，仍能可靠地夹紧工件，这对手动夹紧尤为重要。要。第四节 工件在夹具中的夹紧夹紧装置的基本要求：夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置；夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又

4、不得使工件产中不移动、不转动、不振动，又不得使工件产生变形或损伤工件表面；生变形或损伤工件表面；夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全；安全；结构紧凑，易于制造与维修。其自动化程度及结构紧凑，易于制造与维修。其自动化程度及复杂程度应与工件的生产纲领相适应。复杂程度应与工件的生产纲领相适应。 第四节 工件在夹具中的夹紧二.夹紧力的确定1.确定夹紧力方向的原则：1)夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠。好，保证工件定位准确可靠。当工件由几个表当工件由几个表面组合定位时，在各相应方向

5、都应施加夹紧力，面组合定位时，在各相应方向都应施加夹紧力，且主要夹紧力的方向应朝向主要定位基面；且主要夹紧力的方向应朝向主要定位基面；第四节 工件在夹具中的夹紧2)理想的夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削理想的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；力、重力等的方向一致，以减小夹紧力； 以上三种夹紧力、切削力、重力的三种方向关系中，图a)所需夹紧力最小，图c)所需夹紧力最大。第四节 工件在夹具中的夹紧3)夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，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。夹紧薄壁工件时，尤应注意以减小工件变形。夹紧薄壁工件时，尤应注意这

6、种情况。这种情况。 第四节 工件在夹具中的夹紧2.夹紧力作用点的确定1)夹紧力的作用点应正对支承元件或位于夹紧力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内；支承元件所形成的支承面内；以上两种夹紧方案，相较而言b)方案是合理的。第四节 工件在夹具中的夹紧2)夹紧力作用点应位于工件刚性较好的部位；通过对比以上两种方案，将作用在壳体中部的单通过对比以上两种方案，将作用在壳体中部的单点改为在工件外缘处的两点夹紧，工件的变形大点改为在工件外缘处的两点夹紧，工件的变形大大改善，夹紧也更可靠。此项原则对刚性差的工大改善，夹紧也更可靠。此项原则对刚性差的工件尤为重要。件尤为重要。 第四节 工件在夹具

7、中的夹紧3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减少工件的加切削力对夹紧点的力矩，防止或减少工件的加工振动或弯曲变形。工振动或弯曲变形。如图所示工件形如图所示工件形状特殊，加工面状特殊，加工面距夹紧力距夹紧力F FQ1Q1作用作用点较远，这时应点较远，这时应增设辅助装置，增设辅助装置，并附加夹紧力并附加夹紧力F FQ2Q2，以提高工件夹紧以提高工件夹紧后的刚度后的刚度第四节 工件在夹具中的夹紧3.夹紧力大小的估算 夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算。为

8、安全起见，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计算出的夹紧力应乘以安全系数安全系数K K，故实际夹紧，故实际夹紧力一般比理论计算值大力一般比理论计算值大2 2 3 3倍。倍。 第四节 工件在夹具中的夹紧 进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作进行夹紧力计算时，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、一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力夹紧力 ( (重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力性力) )作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程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。式，即可算

9、出理论夹紧力。第四节 工件在夹具中的夹紧 一般来说，手动夹紧时不必算出夹紧力的确一般来说，手动夹紧时不必算出夹紧力的确切值，只有机动夹紧时，才进行夹紧力计算，以切值，只有机动夹紧时，才进行夹紧力计算，以便决定动力部件便决定动力部件 ( (如气缸、液压缸直径等如气缸、液压缸直径等) )的尺的尺寸。寸。 第四节 工件在夹具中的夹紧三.典型夹紧机构 夹紧机构是夹紧装置的重要组成部分，因为夹紧机构是夹紧装置的重要组成部分，因为无论采用何种动力源装置，都必须通过夹紧机构无论采用何种动力源装置，都必须通过夹紧机构将原始力转化为夹紧力、各类机床夹具应用的夹将原始力转化为夹紧力、各类机床夹具应用的夹紧机构多种

10、多样，以下介绍几种利用机械摩擦实紧机构多种多样，以下介绍几种利用机械摩擦实现夹紧，并可自锁的典型夹紧机构。现夹紧，并可自锁的典型夹紧机构。 第四节 工件在夹具中的夹紧1.斜楔夹紧特点：(1)(1)有增力作用；有增力作用；(2)(2)夹紧行程小；夹紧行程小；(3)(3)结构简单，但操作结构简单，但操作不方便。不方便。第四节 工件在夹具中的夹紧斜楔夹紧的受力分析斜楔夹紧的钻模，以原始作用力斜楔夹紧的钻模，以原始作用力FPFP将斜将斜楔推入工件和夹具之间实现夹紧楔推入工件和夹具之间实现夹紧夹紧时，夹紧时，FP、FQ、FR三力平衡。三力平衡。夹紧力：夹紧力：工件夹紧后工件夹紧后FP力消失，则斜楔应能自

11、锁。这时斜力消失，则斜楔应能自锁。这时斜楔受到合力楔受到合力FQ1和和FR1作用，其中作用，其中FR1的水平分力的水平分力FRX有使斜楔松开的趋势，欲阻止其松开而自锁，须使有使斜楔松开的趋势，欲阻止其松开而自锁，须使摩擦力摩擦力FR1FRX,亦即：亦即：因两处摩擦角很小，则可写出斜楔夹角的自锁条因两处摩擦角很小，则可写出斜楔夹角的自锁条件：件：1+2 通常取通常取=5-712tantan()PQFF21tantanQQFF第四节 工件在夹具中的夹紧2.螺旋夹紧特点：特点：(1)(1)夹紧结构简单，夹紧可靠，夹紧结构简单，夹紧可靠，在夹具中得到广泛应用；在夹具中得到广泛应用；(2)(2)夹紧力比

12、斜楔夹紧力大，螺夹紧力比斜楔夹紧力大，螺旋夹紧行程不受限制，所以旋夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧中应用极广；在手动夹紧中应用极广；(3)(3)螺旋夹紧动作慢，辅助时间螺旋夹紧动作慢，辅助时间长，效率低，在实际生产中，长，效率低，在实际生产中，螺旋一压板组合夹紧比单螺螺旋一压板组合夹紧比单螺旋夹紧用的更为普遍。旋夹紧用的更为普遍。第四节 工件在夹具中的夹紧3.偏心夹紧特点：由于圆偏心夹特点：由于圆偏心夹紧时的夹紧力小，自紧时的夹紧力小，自锁性能不是很好，且锁性能不是很好，且夹紧行程小，故多用夹紧行程小，故多用于切削力小，无振动，于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的工件尺寸公差不大的场合，但是

13、圆偏心夹场合，但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构是一种快速夹紧机构。紧机构。 第四节 工件在夹具中的夹紧四.夹紧动力源装置1.气动夹紧1雾化器 2减压阀 3止回阀 4转向阀 5调速阀 6气压表 7气缸 第四节 工件在夹具中的夹紧 图为单作用气缸，图为单作用气缸，夹紧靠气压顶紧，松夹紧靠气压顶紧，松开由弹簧推回，用于开由弹簧推回，用于夹紧行程较短的情况。夹紧行程较短的情况。活塞在压缩空气作用活塞在压缩空气作用下产生的原始推动力。下产生的原始推动力。 原始推动力：24sPDFpF单第四节 工件在夹具中的夹紧 右图为双作用气右图为双作用气缸，活塞的双向移动缸，活塞的双向移动均由压缩空气驱动，均由压缩空气驱动，用于行程较大或往复用于行程较大或往复均需动力推动的情况均需动力推动的情况。 压缩空气进入无杆腔一侧时，活塞杆的推力： 24PFD p双推压缩空气作用在有杆腔一侧时，活塞杆的拉力： 24PFDp双拉（）第四节 工件在夹具中的夹紧2.液压夹紧特点：特点：(1)(1)工作压力高，传动力大，工作压力高，传动力大，不需增力机构，夹具结构不需增力机构，夹具结构简单；简单；(2)(2)油液不可压缩，夹紧刚油液不可压缩，夹紧刚性大，工作平稳，夹紧可性大，工作平稳，夹紧可靠；靠；(3)(3)噪声小，劳动条件好。噪声小，劳动条件好。(4)(4)适