1、,1.3.3 工件 的 夾緊,機械制造基礎(chǔ)第8章,1,高級培訓,本章目的,學會正確確定夾緊力的大小、方向、作用點 知道常見夾緊機構(gòu)的種類、特點、應(yīng)用場合與設(shè)計要點,2,高級培訓,本次課目的,能正確確定夾緊力的方向、作用點和大小 重點：方向、作用點的確定,3,高級培訓,1.夾緊裝置的組成 和基本要求,工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置,4,高級培訓,夾緊裝置的組成,動力源 裝置,產(chǎn)生夾緊作用力的裝置,傳力 機構(gòu),直接與工件接觸完成夾緊作用的元件,夾緊 元件,5,高級培訓,夾緊 裝置 的 組成,設(shè)計 夾具 應(yīng)考 慮的 問題,夾緊力,傳力方式,夾緊機構(gòu),大小、方

2、向、作用點,手動、液力、電力等,增力、快速、機動等,6,高級培訓,夾緊裝置 的設(shè)計原則,工件不 移動原則,夾緊過程中，應(yīng)不改變定位后所占據(jù)的正確位置,工件不 變形原則,夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件產(chǎn)生加工精度不允許的變形,7,高級培訓,工件不 振動原則,對剛性差的工件，或進行斷續(xù)切削，提高支承零件和夾緊零件的剛性，避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動,安全可 靠原則,夾緊傳力機構(gòu)夾緊行程應(yīng)足夠，操作方便、安全，勞動強度低，生產(chǎn)效率高,經(jīng)濟實 用原則,夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，有良好的工藝性和經(jīng)濟性,8,高級培訓,2、夾緊力的確定,夾緊力方向的確定,應(yīng)指向各定位元件，盡

3、可能垂直于主定位基準，在工件剛度最大方向上將工件夾緊,有助于定位，不破壞其準確性和可靠性,應(yīng)考慮接觸面積的影響，使工件變形盡可能小,應(yīng)使夾緊力盡可能小，減輕勞動強度、提高生產(chǎn)效率,9,高級培訓,1）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面,10,高級培訓,2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小,11,高級培訓,3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小,12,高級培訓,13,高級培訓,夾緊力作用點的選擇,夾緊力作用點是指夾緊元件與工件接觸的一小塊面積,應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi),應(yīng)選在工件剛性較好的部位,應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以減少切削力翻轉(zhuǎn)力矩的影響，減少振動,14,高級培訓,1

4、）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位,15,高級培訓,2）夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近加工表面,16,高級培訓,夾緊力作用點的選擇 1夾具體 2工件 3定位支承,夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件形成的支承面內(nèi),17,高級培訓,夾緊力作用點的選擇 1夾具體 2工件 3定位支承,18,高級培訓,19,高級培訓,現(xiàn)場討論指出以下夾緊方案的不妥之處并提出改進意見,20,高級培訓,21,高級培訓,22,高級培訓,23,高級培訓,24,高級培訓,夾緊力大小的確定,要足夠防止加工時松動,使工件受壓變形小，剛性差的工件應(yīng)均勻加壓,機動夾緊時應(yīng)計算夾緊力的大小，以理論夾緊力乘以安全系數(shù)K 粗加工取K2.53 精加工

5、取K1.52,夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須考慮工件的結(jié)構(gòu)特點、加工工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素,2、夾緊力大小的估算 假設(shè)：切削過程平穩(wěn)，切削力大小恒定；系統(tǒng)為絕對剛性 忽略：只考慮切削力和切削力矩的影響， 只考慮最危險的狀況 分析：在切削力和切削力矩的作用下，工件的運動趨勢如 何？夾緊力如何去平衡？ 計算：列出平衡方程式，解出所需夾緊力的理論值FJ理,A,25,高級培訓,已知：在40軸端鉆孔10 ，vc=28m/minf=0.15mm/r，工件材料：45, （b=600MPa）,1、計算鉆孔扭矩 M=6.4Nm=6400Nmm 在M的作用下，工件有 轉(zhuǎn)動的趨勢 靠夾

6、緊力產(chǎn)生的摩擦力矩 與之平衡 以工件為受力體進行分析,4FfR=M- 4NR=M-,列出平衡方程式：,26,高級培訓,2、以上V形塊為受力體進行受力分析 列出靜力平衡方程式： 2Nsin（/2） = WK 解方程，得 代入式，得,3、取安全系數(shù)2.5，得所需的夾緊力=2828N,27,高級培訓,增加輔助支承和輔助夾緊點,高支座鏜孔,輔助夾緊,減小夾緊變形的措施,28,高級培訓,分散著力點,分散著力點,薄壁套的 夾緊變形及改善,利用對稱變形,增加壓緊件接觸面積,29,高級培訓,采用浮動壓塊 和墊環(huán)減少 工件夾緊變形,對于極薄特形工件，可采用凍結(jié)式夾具：將工件定位于一隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金

7、屬，待其固結(jié)后一起加工；加工完成后，再加熱熔解取出工件（低熔點金屬的澆灌及熔解分離，都是在生產(chǎn)線上進行的）,其他措施,30,高級培訓,3、基本夾緊機構(gòu),本節(jié)目的 1、知道常見的夾緊機構(gòu)種類、工作原理； 2、知道基本夾緊機構(gòu)的工作特性：增力比、夾緊行程和自鎖條件； 3、知道基本夾緊機構(gòu)的設(shè)計要點，會進行必要的設(shè)計計算； 4、知道各種夾緊機構(gòu)的特點和應(yīng)用場合。,31,高級培訓,斜楔夾 緊機構(gòu),增力比：,夾緊行程h = S tan,工作 原理,利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件,自鎖條件： 1+2,夾緊力 的大小,32,高級培訓,夾緊時的受力狀態(tài),以斜楔為研究對象，夾緊時 根據(jù)靜力

8、平衡原理，有 FQ = F1+ FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2) FJ = FQ / tan1tan(2) 設(shè)1 =2 =，當10， 可用下式近似計算 FJ = FQ / ( tan2),33,高級培訓,夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿 足下式 F1 FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2) tan1 tan(2) 即 1 ( 2) 或 1 2 一般1 =2 = =57， 故當1014時自鎖， 一般取=68,自鎖條件分析：夾緊后的受力狀態(tài),34,高級培訓,設(shè)計 要點,楔塊夾緊工件后應(yīng)能自鎖， 1 +2 為自鎖條件

9、,一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.10.15， 取1 =2 = 5.78.5， 故1117,為了安全可靠，取= 68 機動夾緊：取大些（1014） 不需自鎖：取30,35,高級培訓,斜楔夾緊機構(gòu),動畫1,動畫2,動畫3,36,高級培訓,夾持特點,結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。 一般擴力比 Q/F3,楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差,操作不便，夾緊和松開均需敲擊,楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬 5862HRC,偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種,又想增力比大且自鎖，又想夾緊行程大：雙斜角斜楔： 大用于獲得大行程，小用于獲得大夾緊力和自鎖 注意：確保夾緊時處于小段,37,高級培訓,螺旋夾 緊機構(gòu),工作原理,

10、類似楔塊,夾持特點,結(jié)構(gòu)簡單，增力大,夾緊可靠，能保證自鎖,夾緊動作慢，適合手動夾緊,采用螺旋直接夾緊，或者采用螺旋與其它元件組合實現(xiàn)夾緊工作的機構(gòu)。統(tǒng)稱為螺旋夾緊機構(gòu)。,38,高級培訓,螺旋夾緊的構(gòu)造,螺釘、壓塊、手柄等,簡單 螺旋 夾緊 機構(gòu),39,高級培訓,快速 螺旋 夾緊 機構(gòu),開口墊圈,快卸螺桿,旋轉(zhuǎn)快卸,40,高級培訓,41,高級培訓,螺旋壓板夾緊機構(gòu),設(shè)計要點：確定夾緊螺栓的公稱直徑d,42,高級培訓,偏心夾 緊機構(gòu),工作 原理,利用轉(zhuǎn)動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件,夾 持 特 點,結(jié)構(gòu)簡單，制造方便,夾緊迅速，操作靈活,行程小，增力小，自鎖能力差,適合夾緊力小、振動

11、小的場合,利用偏心輪的擴力和自鎖性能來實現(xiàn)夾緊作用的機構(gòu)，稱為偏心夾緊機構(gòu)。,43,高級培訓,偏心輪的工作特性,D/e 1420,能輸出的最大夾緊行程 hmax = 2e,自鎖條件,44,高級培訓,設(shè)計 要點,1、根據(jù)夾緊行程要求確定偏心距e 最小夾緊行程 hmin =+ 至少取 2e + ：工件尺寸公差； ：裝卸工件預(yù)留間隙,2、偏心輪直徑取 D=14e20e,3、手柄長取 L=(22.5)D,4、偏心輪材料：20鋼或20Cr； 表面滲碳淬火5560HRC， 磨光、發(fā)藍,確定偏心量e和偏心輪直徑D,45,高級培訓,圓偏心輪的結(jié)構(gòu)形式,46,高級培訓,鉸鏈夾 緊機構(gòu),屬增力夾緊機構(gòu)，機構(gòu)簡單，

12、增力倍數(shù)大，一般不自鎖。 應(yīng)用：多用于機動夾緊。 設(shè)計注意：留行程儲備角c 5,47,高級培訓,結(jié)構(gòu)圖,48,高級培訓,定心夾 緊機構(gòu),在工件定位時，常將工件的定心定位和夾緊結(jié)合在一起，這種機構(gòu)稱為定心夾緊機構(gòu),定心夾緊機構(gòu)的特點,定位和夾緊是同一元件，定位+夾緊同時進行,體現(xiàn)定位基準為中心要素,能將工件定位基準的誤差對稱地分布 使Y = 0,49,高級培訓,工作原理,利用工作元件等速趨近工件，使工件定位基面的誤差被均分在周圍，從而使其中心位置保持不變。,50,高級培訓,分 類,利用傳動機構(gòu)實現(xiàn)等速趨近,斜面 杠桿 齒輪齒條,特點： 夾緊力大， 夾緊行程大，定心精度低。,利用彈性元件的均勻彈性

13、變形 實現(xiàn)等速趨近,彈簧筒夾 液性塑料 彈性膜片,特點： 夾緊力小， 夾緊行程小， 定心精度高,應(yīng)用：粗、半精加工,應(yīng)用：半精、精加工,51,高級培訓,螺旋式、 偏心式、 斜面（錐面） 定心夾緊機構(gòu),利用 斜面 作用,52,高級培訓,自動定心 卡盤,利用 齒輪 齒條,利用 杠桿 作用,53,高級培訓,彈簧夾頭的結(jié)構(gòu),54,高級培訓,鼓膜夾具,液性塑料定心夾具,彈性 定心 夾緊 機構(gòu),55,高級培訓,聯(lián)動夾 緊機構(gòu),有時需要同時有幾個點對工件進行夾緊,有時需要同時夾緊幾個工件,有時除夾緊動作外，還需要松開或固緊輔助支承,一個動力源輸出多個夾緊點,多點 夾緊,浮動 壓頭,56,高級培訓,浮動夾緊機

14、構(gòu)（四點雙向浮動、 平行式多點夾緊、多點浮動）,57,高級培訓,多件多位（聯(lián)動） 夾緊機構(gòu),58,高級培訓,夾緊與移動壓板聯(lián)動,夾緊與鎖緊輔助支承聯(lián)動,夾緊與其他 動作聯(lián)動,59,高級培訓,先定位后夾緊聯(lián)動機構(gòu),60,高級培訓,設(shè)計多位夾緊機構(gòu)應(yīng)注意的問題,夾緊元件必須為浮動、可調(diào)節(jié)的聯(lián)動零件，以保證同時均勻夾緊和同時松開,夾緊力方向應(yīng)與定位方式和加工方法相適應(yīng),應(yīng)保證每一工件都有足夠的夾緊力,夾緊元件和傳力零件應(yīng)有足夠的剛性，保證傳力均勻,61,高級培訓,浮動機構(gòu),62,高級培訓,多位夾 緊機構(gòu) 的合理 設(shè)計,用液性 塑料自 動調(diào)節(jié) 夾緊力,63,高級培訓,夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求,夾緊機構(gòu)是指能

15、實現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊工件選定夾緊點的功能的完整結(jié)構(gòu),主要包括與工件接觸的壓板、支承件和施力機構(gòu),64,高級培訓,對夾緊機構(gòu)通常有如下要求,可浮動,可用球面墊圈、球面支承及間隙聯(lián)接銷實現(xiàn),65,高級培訓,雙件 聯(lián)動 機構(gòu),實現(xiàn)相互 垂直作用力的 聯(lián)動機構(gòu),可聯(lián)動,可實現(xiàn)幾個方向的夾緊力同時作用或 順序作用,66,高級培訓,順序作用的 聯(lián)動機構(gòu),67,高級培訓,杠桿機構(gòu)的常見情況,幾種斜面增力機構(gòu),可增力,常用的有螺旋、杠桿、斜面、鉸鏈及其組合,68,高級培訓,鉸鏈杠桿增力機構(gòu),可自鎖,當去掉動力源的作用之后，仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)，稱為夾緊機構(gòu)的自鎖,常用的自鎖機構(gòu)有螺旋、斜面及偏心機構(gòu)等,69,高級培訓,夾緊動力源裝置,夾具的動力源有手動、氣壓、液壓、電動、電磁、彈力、離心力、真空吸力等,選擇動力源時通常應(yīng)遵循兩條原則,經(jīng)濟合理,與夾緊機構(gòu)相適應(yīng),70,高級培訓,手動 動力源,選用手動動力源的夾緊系統(tǒng)一定要具有可靠的自鎖性能以及較小的原始作用力,多用于螺栓螺母施力機構(gòu)和偏心施力機構(gòu)的夾緊系統(tǒng),設(shè)計時應(yīng)選用較大的裕度系數(shù),71,高級培訓,氣壓 夾緊 裝置 傳動的 組成,氣動 動力源,包括三個部分：第一部分為氣源，第二部分為控制部分，第三部分為執(zhí)行部分,72,高級培訓,液壓 動力源,液壓夾緊是利用液壓油為工作介質(zhì)來傳力的一種裝置,液壓夾緊的傳動系統(tǒng)與普通