模块三 工件的夹紧

全国高等职业学校机械类专业教材中国劳动社会保障出版社机床夹具（第二版）目录CONTENTS模块一

机床夹具基础知识模块二

工件在夹具中的定位模块三

工件的夹紧模块四

夹具体及夹具的对定模块五

夹具图的绘制模块六

典型机床夹具模块七

新型机床夹具

机床夹具（第二版）任务一

夹紧装置的确定知识点：◎夹紧装置的要求。◎夹紧装置的组成。◎基本夹紧机构。能力点：◎能为机床夹具确定夹紧装置。工件定位后,将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置称为夹紧装置。机床夹具通常少不了夹紧装置,试为图中所示零件的钻床夹具确定夹紧装置。

机床夹具（第二版）要想设计出合理的夹紧装置,必须对夹紧装置的要求、组成及基本夹紧机构有全面的认识。

机床夹具（第二版）1、夹紧装置的要求

机床夹具（第二版）(1)在夹紧过程中,应不破坏工件定位所获得的确定位置。(2)夹紧力应保证工件在加工过程中的位置稳定不变,不产生振动或移动;夹紧变形小,不损伤工件表面。(3)操作安全、可靠、方便、省力。(4)结构简单,制造容易,其复杂程度和自动化程度应与工件的产量和生产进度相适应。

机床夹具（第二版）2、夹紧装置的组成(1)力源装置力源装置是机动夹紧时产生原始作用力的装置,通常是指气动、液压、电动等动力装置。(2)中间递力机构中间递力机构将人力或力源装置产生的原始作用力转变为夹紧作用力,并传递给夹紧元件,然后由夹紧元件完成对工件的夹紧。

机床夹具（第二版）中间递力机构的作用：1)改变夹紧作用力的方向2)改变夹紧作用力的大小3)自锁作用(3)夹紧元件夹紧元件是执行夹紧的元件,它与工件直接接触,包括各种压板、压块等。需要指出的是,在有些夹具中,夹紧元件往往就是中间递力机构的一部分,难以区分,常统称为夹紧机构。

机床夹具（第二版）如：上图中的气缸就是力源装置，滚子、斜楔、压板构成中间递力机构，压板又起到夹紧的作用，称为夹紧机构。

机床夹具（第二版）3、基本夹紧机构在夹具的各种夹紧机构中,起基本夹紧作用的多为斜楔、螺旋机构、偏心轮、杠杆、薄壁弹性件等。其中,以斜楔、螺旋机构、偏心轮以及由它们组合而成的夹紧机构应用最为普遍。(1)斜楔夹紧机构在夹具中,直接使用斜楔夹紧工件的情况比较少见,将斜楔与其他机构组合使用的情况却比较普遍。所谓斜楔夹紧机构的自锁,是指在原始力撤离后,夹具体内的斜楔不发生位置移动。斜楔夹紧机构的自锁条件为:斜楔升角(α)小于斜楔与夹具体间的摩擦角(φ2)同斜楔与工件间的摩擦角(φ1)之和。

机床夹具（第二版）(2)螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构是斜楔夹紧机构的变形,原来的直线楔紧转化成螺杆、螺母间的相对旋转夹紧,并且斜楔升角可以控制得很小,能有效提高夹紧力和自锁性能。常用螺旋夹紧机构包括普通螺旋夹紧机构、快速螺旋夹紧机构、螺旋压板组合夹紧机构等。普通螺纹的螺纹升角α远小于材料间的摩擦角φ,故广泛用于各种紧固连接。

机床夹具（第二版）1)普通螺旋夹紧机构一般将螺杆端部制成图中所示的球面，容易压伤工件表面,可在螺杆头部装上可以摆动的压块,既可以防止工件的转动,又可以把压紧面扩大,有利于保护工件的已加工表面。因具体的夹紧方式不同或工件的表面精度差异,压块有光面压块、槽面压块、圆压块和弧形压块四种基本类型。

机床夹具（第二版）

机床夹具（第二版）2)快速螺旋夹紧机构快速接近或快速撤离工件的螺旋夹紧机构,称为快速螺旋夹紧机构。开口垫圈快撤动作螺母栓槽式快速夹紧机构1-压块2-螺杆3-手柄

机床夹具（第二版）快移式螺杆机构1-压块2-螺杆3-手柄4-螺母手柄

机床夹具（第二版）2)螺旋压板组合夹紧机构将夹紧性能优良的螺旋结构与结构简单、灵活的各类压板相组合,就可以得到较为理想的螺旋压板组合夹紧机构。典型的螺旋压板组合夹紧机构如图：

机床夹具（第二版）(3)偏心夹紧机构偏心夹紧机构是指由偏心件直接夹紧或与其他元件组合而夹紧工件的机构，如下图所示。偏心件一般有圆偏心件和曲线偏心件两种类型,常用的是圆偏心件(偏心轮或偏心轴),曲线偏心件只在特殊需要时才使用。与平面斜楔相比,其主要特性是工作表面上各点的升角是连续变化的值。它直接影响偏心夹紧机构工作曲线段的选择、自锁条件的确定、夹紧力的计算和主要结构尺寸的确定等。

机床夹具（第二版）1)工作曲线段的选择在有效的夹紧转角范围内应得到尽可能大的夹紧行程,这是圆偏心轮工作曲线段选择的主要原则。

机床夹具（第二版）2)自锁条件的确定圆偏心轮的工作自锁应满足条件:圆偏心轮保证自锁的结构条件:

机床夹具（第二版）根据轴套的结构特点及加工工序要求,该钻床夹具可以采用如图中所示的销轴定位及螺旋夹紧方案。该夹紧装置由销轴、开口垫圈和锁紧螺母组成,操作时,只需拧松锁紧螺母,抽出开口垫圈,即可取出已加工工件,操作简单,且生产率高。其他夹紧机构

机床夹具（第二版）1.铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力机构,增力倍数较大,一般没有自锁性,摩擦损失较小，常见有五种基本类型,分别是单臂铰链夹紧机构(Ⅰ型、如右图)、双臂单作用的铰链夹紧机构(Ⅱ型)、双臂单作用带移动柱塞的铰链夹紧机构(Ⅲ型)、双臂双作用的铰链夹紧机构(Ⅳ型)、双臂双作用带移动柱塞的铰链夹紧机构(Ⅴ型)。

机床夹具（第二版）2.定心夹紧机构定心夹紧机构是一种具有定心作用的夹紧机构。它在工作过程中能同时实现工件定心(对中)定位和夹紧两种作用。它利用定位-夹紧元件的等速移动（如左图）或均匀弹性变形（如右图）的发生,使工件中心线或对称面不产生位移,实现定心夹紧作用。

机床夹具（第二版）3.联动夹紧机构常采用联动夹紧机构的情况：需要几处夹紧点同时对一个工件进行夹紧；在一个夹具中同时夹紧几个工件；有些夹具除夹紧动作外,还需要松开或紧固辅助支承。常见的联动夹紧机构有单件多点夹紧机构和多件联动夹紧机构之分。其中,多件联动夹紧机构又有多件平行夹紧、多件对向夹紧、多件连续夹紧等结构形式。1、对夹具的夹紧装置一般有哪些基本要求?2、定心夹紧机构的自动定心原理是什么?3.查阅机械行业标准《机械加工定位、夹紧符号》(JB/T5061—2006),解释图中所示箱体镗孔工序简图中各符号的含义。

机床夹具（第二版）4、试分析如图所示转动式压板端面凸轮夹紧机构的工作原理。

机床夹具（第二版）任务二

夹紧力的确定知识点:◎夹紧力方向的确定。◎夹紧力作用点的选择。◎夹紧力大小的计算。

能力点:◎能进行斜楔夹紧机构夹紧力的计算。

机床夹具（第二版）

机床夹具（第二版）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实现的。在设计夹紧装置时,首先要考虑如何施加夹紧力,然后再确定其合理的结构。因此,夹紧力的确定在夹具设计中占有重要的地位。在常用夹紧机构中,斜楔夹紧机构的夹紧力是如何计算的呢?

机床夹具（第二版）夹紧力与其他力一样,具有三个要素:力的作用方向、力的作用点和力的大小。确定夹紧力是一个综合性的问题,必须将工件的加工要求和特点、定位元件的结构形式和布置方式、工件的重力和所受外力作用的情况等联系起来考虑。

机床夹具（第二版）1、夹紧力方向的确定夹紧力的方向主要与工件定位基准的配置以及工件所受外力的作用方向等有关,确定时应遵循以下原则:(1)夹紧力应垂直于主要定位基准面（如右图）(2)夹紧力应尽可能与切削力、工件重力同向（如下图）

机床夹具（第二版）2、夹紧力作用点的选择选择夹紧力作用点时应遵循的原则如下：(1)夹紧力应落在支承元件上或落在几个支承件所形成的支承面内

机床夹具（第二版）(2)夹紧力应尽可能与切削力、工件重力同向

机床夹具（第二版）(3)夹紧力应靠近加工表面

机床夹具（第二版）3、夹紧力大小的计算夹紧力的大小对于确定夹紧装置的结构尺寸、保证工件定位稳定和夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力大小的计算有估算法和类比法两种。估算公式：W=KW′其中，W为实际所需的夹紧力,W′为理论夹紧力,安全系数K通常为1.5~3。用于粗加工时,一般取K=2.5~3;用于精加工时,一般取K=1.5~2。

机床夹具（第二版）受力分析：图中各力为：原始作用力

Q、工件的反作用力W、夹具体的反作用力R;在夹紧过程中斜楔做楔入运动,在斜楔与夹具体和工件接触的滑动面上还有R及W产生的摩擦力F1和F2。

机床夹具（第二版）公式计算：设W与F2的合力为W′,R与F1的合力为R′。则R与R′的夹角即为夹具体与斜楔之间的摩擦角φ1,W与W′的夹角即为工件与斜楔之间的摩擦角φ2。由静力平衡条件可知,夹紧时Q、W′与R′三力处于平衡状态，可得：

机床夹具（第二版）