機床夾具設(shè)計夾緊裝置課件綜述

1、 知識點知識點技能點技能點l了解了解夾緊裝置的組成和設(shè)計要求夾緊裝置的組成和設(shè)計要求l掌握夾緊力確定的基本原則掌握夾緊力確定的基本原則l夾緊裝置的組成和設(shè)計要求夾緊裝置的組成和設(shè)計要求l夾緊力確定的基本原則夾緊力確定的基本原則l典型的夾緊機構(gòu)典型的夾緊機構(gòu) 夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位后必須通過一定的機構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位后必須通過一定的機構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位元件上，使其保持準確的定位位置，不會由于切削力、元件上，使其保持準確的定位位置，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置變化和工件重力、離心

2、力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置變化和振動，夾緊力既不能太大，也不能太小，這種產(chǎn)生夾緊振動，夾緊力既不能太大，也不能太小，這種產(chǎn)生夾緊力的機構(gòu)稱為夾緊裝置。夾緊機構(gòu)在設(shè)計和使用過程中，力的機構(gòu)稱為夾緊裝置。夾緊機構(gòu)在設(shè)計和使用過程中，既要保證加工質(zhì)量，又要講究效率和經(jīng)濟性，因此學(xué)習(xí)既要保證加工質(zhì)量，又要講究效率和經(jīng)濟性，因此學(xué)習(xí)常用夾緊機構(gòu)、夾緊機構(gòu)的設(shè)計和選用是十分重要的。常用夾緊機構(gòu)、夾緊機構(gòu)的設(shè)計和選用是十分重要的。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、夾緊裝置的組成 工件在定位元件上定位后，必須采用一定的裝置將工件壓采用一定的裝置將工件壓緊夾牢緊夾牢，使其在加工過程中不會因受切削力、慣性力或離心力等

3、作用而發(fā)生振動或位移，從而保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全，這種裝置稱為夾緊裝置夾緊裝置。 機械加工中所使用的夾具一般都必須有夾緊裝置，在大型工件上鉆小孔時，可不單獨設(shè)計夾緊裝置。 夾緊裝置分為手動夾緊和機動夾緊兩大類。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及功用，典型夾緊裝置由三部分組成，即力源裝置、中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。 夾緊裝置的組成第一節(jié)第一節(jié) 概述概述組成力源裝置：力源裝置：它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。傳力機構(gòu)：傳力機構(gòu)：傳遞力的機構(gòu)，其作用是：改變作用力的方向；傳遞力的機構(gòu)，其作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以

4、保證夾緊可靠。靠。夾緊元件：夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件。它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述圖圖 3-4 夾緊裝置的組成方框圖夾緊裝置的組成方框圖 二、夾緊裝置設(shè)計的基本要求 1 1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置；）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置； 穩(wěn)穩(wěn)2 2）夾緊力大小要適當(dāng)；）夾緊力大小要適當(dāng)； 牢牢3 3）夾緊動作要迅速、可靠；）夾緊動作要迅速、可靠； 快快4 4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修?；颈疽笄?夾緊裝置設(shè)計和選擇的核心問題是夾緊力的大小、方向夾緊裝置設(shè)計和選擇的核心問題是夾緊力的大小、方向和作用點

5、。和作用點。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述三、三、 夾緊力三要素設(shè)計原則夾緊力三要素設(shè)計原則必須合理確定夾緊力的三要素：必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點大小、方向和作用點 (1)(1)夾緊力方向的確定夾緊力方向的確定 1 1）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面 (a) 工序簡圖 （b）錯誤 （c）錯誤 （d）正確圖圖3-5 3-5 夾緊力應(yīng)指向主要限位面夾緊力應(yīng)指向主要限位面第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述結(jié)論：主要夾緊力方向應(yīng)盡量垂直主要定位面結(jié)論：主要夾緊力方向應(yīng)盡量垂直主要定位面 2 2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最?。A緊力的作用方

6、向應(yīng)使所需夾緊力最小第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 對于圖（對于圖（a）中的情況，當(dāng)）中的情況，當(dāng)F、FW、G三力同向且指向夾具體，這時夾三力同向且指向夾具體，這時夾緊力緊力FW 最小，最小，F(xiàn)、G這些外力產(chǎn)生的摩擦力可以補償一部分為防止工件轉(zhuǎn)這些外力產(chǎn)生的摩擦力可以補償一部分為防止工件轉(zhuǎn)動所需的夾緊力，所以實際施加在工件上的夾緊力就很小。動所需的夾緊力，所以實際施加在工件上的夾緊力就很小。 對于圖對于圖3-6（f）中的情況，當(dāng)）中的情況，當(dāng)FW 與與F、G的方向相反時，的方向相反時， FW = F + G這種夾緊方式，不僅所需的夾緊力較大，而且由于這種夾緊方式，不僅所需的夾緊力較大，而且由于F和和G

7、的方向直接朝向的方向直接朝向夾緊機構(gòu)，便有迫使夾緊機構(gòu)松開的趨勢。夾緊機構(gòu)，便有迫使夾緊機構(gòu)松開的趨勢。 2 2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最?。A緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小第一節(jié)第一節(jié) 概述概述結(jié)論：有利于減小夾緊力的大小結(jié)論：有利于減小夾緊力的大小 從這個示例中，也可看出，考慮重力從這個示例中，也可看出，考慮重力G對工件對工件的影響，則工件的主要定位基面不僅應(yīng)該在水平的影響，則工件的主要定位基面不僅應(yīng)該在水平面內(nèi)，而且還應(yīng)該便于由上向下裝夾工件。面內(nèi)，而且還應(yīng)該便于由上向下裝夾工件。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 3 3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形盡可能?。A緊力的作用方向應(yīng)使工件變形

8、盡可能小結(jié)論：夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向結(jié)論：夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 1 1）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位 ( () )夾緊力作用點的確定夾緊力作用點的確定第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 2 2）夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件）夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件 形成的形成的支承面內(nèi)支承面內(nèi) a)錯誤，錯誤，b)正確正確 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述3 3）夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近加工表面，以減少）夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近加工表面，以減少切削力翻轉(zhuǎn)力矩的影響，減少振動切削力翻轉(zhuǎn)力矩的影響，減少振動當(dāng)作用點只能遠離加工面，可

9、增設(shè)輔助支承當(dāng)作用點只能遠離加工面，可增設(shè)輔助支承 工件的夾緊工件的夾緊(3) 夾緊力的大小夾緊力的大小 對工件所施加的夾緊力，要適當(dāng)。夾緊力過大，會引起工件變形；夾緊力過小，易破壞定位。 進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力 (重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力。 為安全起見，計算出的夾緊力應(yīng)乘以安全系數(shù)安全系數(shù)K，故實際夾緊力一般比理論計算值大2 3倍。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 ( 3)夾緊力大小的確定夾緊力大小的確定 要足夠防止加工時松動要足夠防止加工時松動 使工件受壓變形小，

10、剛性差的工件應(yīng)均勻加壓使工件受壓變形小，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)安全系數(shù)K 粗加工取粗加工取K2.53， 精加工取精加工取K1.52 夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須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。的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素。 一般采用機動（氣動、液動）夾緊裝置時，需對夾緊力進行計算；一般采用機動（氣動、液動）夾緊裝置時，需對夾緊力進行計算； 而采用手動夾緊機構(gòu)時，常根據(jù)經(jīng)

11、驗或類比法確定所需的夾緊力。而采用手動夾緊機構(gòu)時，常根據(jù)經(jīng)驗或類比法確定所需的夾緊力。常用的夾緊裝置常用的夾緊裝置第二節(jié)第二節(jié) 基本夾緊裝置基本夾緊裝置 夾具中常用的夾緊裝置有楔塊、螺旋、偏心輪等，它們都是根據(jù)斜面夾緊原理夾緊工件。下面分別介紹各種夾緊裝置的結(jié)構(gòu)、夾緊力的計算和它們的特性。一、斜楔夾緊裝置一、斜楔夾緊裝置 利用斜面直接或間接夾緊工件的機構(gòu)稱為斜楔夾緊裝置。斜楔夾緊裝置主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。斜楔夾緊常與杠桿、壓板、螺旋等組合使用。 工作原理：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，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。從而夾緊工件。常用的夾

12、緊裝置常用的夾緊裝置斜楔夾緊機構(gòu)斜楔夾緊機構(gòu)1斜楔斜楔 2工件工件 3夾具體夾具體特點：特點：1)結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。 一般增力比一般增力比iF3。 2)楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差 3)操作不便，夾緊和松開均需敲擊操作不便，夾緊和松開均需敲擊 4)楔塊材料：通常用楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬鋼滲碳，淬硬5862HRC 5)偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種 1.斜楔夾緊受力的計算斜楔夾緊受力的計算 FW夾緊作用力；夾緊作用力；FQ原始作用力；原始作用力；斜楔升角；斜楔升角； 1 斜楔與工

13、件間的摩擦角斜楔與工件間的摩擦角 ； 2 斜楔與夾具體間的摩擦角斜楔與夾具體間的摩擦角 楔塊夾緊裝置楔塊夾緊裝置由靜力平衡：由靜力平衡：F F1 1+F+FRxRx= =而而F F1 1= = tan tan 1 1 F FRxRx= F= FW W tan(+ tan(+2 2) ) F FW W = F= FQ Q/ /tantan1 1+tan(+tan(+2 2) ) 楔塊夾緊裝置楔塊夾緊裝置2.增增 力力 比比 i F ： i F=FW / FQ=1/tan( + 2)+ tan 1 若若 1= 2=0， i F=1/tan ， i F理想增力比。理想增力比。 顯然由于摩擦的存在，斜

14、楔機構(gòu)的實際增力比變小。顯然由于摩擦的存在，斜楔機構(gòu)的實際增力比變小。3.行行 程程 比比 i S ： i s=h/s= tan = 1/ i F h夾緊行程；夾緊行程； s水平移動行程；水平移動行程； 對于需要自鎖的手動斜楔夾緊機構(gòu)來講，增力比與行對于需要自鎖的手動斜楔夾緊機構(gòu)來講，增力比與行程比是一對相互矛盾的參數(shù)。程比是一對相互矛盾的參數(shù)。楔塊夾緊裝置楔塊夾緊裝置4.自鎖條件：自鎖條件： F1Frx， 即 tg tg( )tg tg( )WF1WF212 為自鎖條件一般 、 = 6 =12 手動夾緊，一般取68 1212max螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)二、二、 螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)1.

15、典型螺旋夾緊機構(gòu)典型螺旋夾緊機構(gòu) 由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)稱為螺旋夾由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)稱為螺旋夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性大，自鎖性能緊機構(gòu)。螺旋夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性大，自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程較大，目前在夾具中得到廣泛應(yīng)用。好，夾緊力和夾緊行程較大，目前在夾具中得到廣泛應(yīng)用。工作原理：工作原理： 螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的，相當(dāng)于把楔塊螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的，相當(dāng)于把楔塊繞在圓柱體上，轉(zhuǎn)動螺旋時即可夾緊工作。繞在圓柱體上，轉(zhuǎn)動螺旋時即可夾緊工作。 1 1）結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可

16、靠；）結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可靠； 2 2）擴力比約為）擴力比約為80,80,遠比斜楔夾緊力大；遠比斜楔夾緊力大； 3 3）夾緊行程不受限制；）夾緊行程不受限制； 4 4）夾緊動作慢，輔助時間長，效率低；）夾緊動作慢，輔助時間長，效率低； 5 5）應(yīng)用場合）應(yīng)用場合: : 手動夾緊裝置常采用。手動夾緊裝置常采用。螺螺旋旋夾夾緊緊特特點點螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)二、二、 螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)（1）單個螺旋夾緊機構(gòu)）單個螺旋夾緊機構(gòu) 單個螺旋夾緊機構(gòu)單個螺旋夾緊機構(gòu) a) 結(jié)構(gòu)簡單，但易壓傷工件表面，易帶動工件旋轉(zhuǎn)；結(jié)構(gòu)簡單，但易壓傷工件表面，易帶動工件旋轉(zhuǎn)； b)帶有擺動壓塊，克服了上述不

17、足帶有擺動壓塊，克服了上述不足 ； c)球面帶肩螺母，可使工件受到均勻的夾緊力并避免螺桿彎曲。球面帶肩螺母，可使工件受到均勻的夾緊力并避免螺桿彎曲。螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu) 擺擺動動壓壓塊塊 為了克服螺旋夾緊動作慢，效率低等缺點，于是出現(xiàn)了各種快速接近或迅速撤離工件的快速夾緊機構(gòu)。（a）開口墊片 開口墊片開口墊片 機構(gòu)采用螺旋夾緊中廣泛使用的開口墊圈，螺母的外徑小于工件內(nèi)孔直徑，只要稍微放松螺母，即可抽出墊圈，工件便可方便地從螺母中取出。實際夾緊中，螺母的軸向移動量可以控制得很小，以提高夾緊效率。螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)螺旋槽螺旋槽如圖所示為栓槽式快速夾緊機構(gòu)，推進螺桿1的夾緊螺旋槽前端設(shè)置有

18、一段軸向快移導(dǎo)槽，用于松開狀態(tài)下螺桿的軸向快速移動。裝夾時，首先軸向推進螺桿1，當(dāng)前端壓塊3頂住工件時，螺桿應(yīng)走出直導(dǎo)槽，進入夾緊螺旋槽部分，然后轉(zhuǎn)動手柄2，夾緊工件并自鎖；松開時，把螺桿轉(zhuǎn)至直導(dǎo)槽處，即可迅速軸向拉回螺桿，達到快速裝夾的目的。 快速螺母快速螺母 如圖 （c）所示機構(gòu)為快卸螺母，螺母孔內(nèi)置有與螺紋孔軸線成一較小角度的光孔，其孔徑略大于螺紋的大徑，螺母斜著沿光孔套入螺桿，然后將螺母擺正，使螺母的螺紋與螺桿嚙合，再擰動螺母，便可夾緊工件。但螺母的螺紋部分被切去一部分，因此嚙合部分減小，夾緊力不能太大。（c）快速螺母 （b）螺旋槽螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu) （d）螺桿式 螺桿式螺桿式

19、如圖 (d)所示為快移式螺桿，它在工作中不方便轉(zhuǎn)動。手柄4推動螺桿沿直槽方向快速接近工件，后將手柄5拉至圖示位置，再轉(zhuǎn)動手柄4帶動螺母旋轉(zhuǎn)，因手柄5的限制，螺母不能右移，致使螺桿帶著擺動壓塊往左移動，從而夾緊工件。松開時，只要反轉(zhuǎn)手柄4，稍微松開后，即可推開手柄5，為手柄4的快速右移讓出空間。螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置1）夾緊力計算）夾緊力計算受力分析受力分析在在MQ原始力矩原始力矩=FQ*LM1螺母阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩螺母阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩 M1=d2/2FR1sin(+ 1) =d2/2FWtan(+ 1)M2工件阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩工件阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩M2=F2 r =rFWtan 2螺旋夾

20、緊裝置螺旋夾緊裝置三個力矩作用下處于平衡：三個力矩作用下處于平衡： MQM1 M20 FW=FQL/d2/2tan(+ 1 1)+rtan2 2 FW夾緊力夾緊力(N)；FQ原始作用力原始作用力(N)L作用力臂作用力臂(mm)；d2螺紋中徑螺紋中徑(mm)；螺紋升角螺紋升角()； 1 1 螺紋處摩擦角螺紋處摩擦角() 2 2 螺釘端部摩擦角螺釘端部摩擦角() r螺釘端部當(dāng)量摩擦半徑螺釘端部當(dāng)量摩擦半徑(mm) 螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)2）結(jié)構(gòu)特點）結(jié)構(gòu)特點 具有斜楔的結(jié)構(gòu)特點，而且螺紋升角具有斜楔的結(jié)構(gòu)特點，而且螺紋升角4，自，自鎖性能更好，耐振；夾緊行程不受限制，但夾緊行鎖性能更好，耐振；夾

21、緊行程不受限制，但夾緊行程大時，操作時間長。程大時，操作時間長。3）應(yīng)用：廣泛用在手動夾緊中）應(yīng)用：廣泛用在手動夾緊中 （2）螺旋壓板夾緊裝置）螺旋壓板夾緊裝置 圖圖a)減力增大行程減力增大行程 圖圖b)改變力向改變力向 圖圖c) 增力減小行程增力減小行程螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置偏心夾緊機構(gòu)偏心夾緊機構(gòu)三、三、 偏心夾緊機構(gòu)偏心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu)是將楔塊包在圓盤上，旋轉(zhuǎn)圓盤使工件偏心夾緊機構(gòu)是將楔塊包在圓盤上，旋轉(zhuǎn)圓盤使工件得以夾緊得以夾緊。偏心夾緊經(jīng)常與壓板聯(lián)合使用。常用的偏心輪有圓偏心和曲線偏心。曲線偏心為阿基米德曲線或?qū)?shù)曲線，這兩種曲線的優(yōu)點是升角變化均勻或不變，可使工件夾緊穩(wěn)定可

22、靠，但制造困難，故使用較少；圓偏心由于制造容易，因而使用較廣。下面介紹圓偏心夾緊機構(gòu)。偏心夾緊裝置偏心夾緊裝置三、三、 偏心夾緊裝置偏心夾緊裝置 常見的偏心輪常見的偏心輪壓板夾緊機構(gòu)壓板夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊機構(gòu) 1)圓偏心夾緊原理圓偏心夾緊原理 圓偏心夾緊原理見下圖（a），圓偏心輪直徑為D，幾何中心為Ol，回轉(zhuǎn)中心為O，偏心距為e，虛線圓為基圓，其直徑為D2e，圓偏心就相當(dāng)于繞在基圓盤上的楔塊圓偏心就相當(dāng)于繞在基圓盤上的楔塊。圓偏心夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊機構(gòu) 偏心輪順時針轉(zhuǎn)動時，楔塊楔進基圓盤和工件中間，使工件得以夾緊。 若將偏心輪的工作部分弧展開，就可得到一個具有曲線斜邊的楔塊。從圖

23、中看出，斜面上各點的斜率斜面上各點的斜率(即升角即升角)是變化的，而在是變化的，而在P點點(展開圖為展開圖為90的點的點)附近變化較小附近變化較小。為使偏心輪工作穩(wěn)定可靠，常取P點左右夾角為3045度的一段圓弧為工作部分，也就是弧APB為6090。 偏心夾緊裝置偏心夾緊裝置 2 2）圓偏心夾緊的自鎖條件）圓偏心夾緊的自鎖條件 P P點夾緊時能自鎖，則可保證其余各點均可自鎖點夾緊時能自鎖，則可保證其余各點均可自鎖 自鎖條件自鎖條件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 為安全起見取為安全起見取1 1 =0=0 2e/D 2e/D 2 22 2, , 取取2 2=0.1=0.1

24、 0.15,0.15, D/e14 D/e142020自鎖自鎖, , D/e D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作 可靠性可靠性 特點：特點： 由于圓由于圓偏心夾緊時的夾緊力小，自鎖性能不是很好，且偏心夾緊時的夾緊力小，自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構(gòu)是一種快速夾緊機構(gòu)。大的場合，但是圓偏心夾緊機構(gòu)是一種快速夾緊機構(gòu)。偏心夾緊裝置偏心夾緊裝置，圓偏心夾緊裝置圓偏心夾緊裝置(2)圓偏心的自鎖條件圓偏心的自鎖條件 圓偏心x點處升角x為：在

25、=0，即P點升角最大p根據(jù)楔塊自鎖條件，為安全起見，可不考慮偏心輪孔與支承軸間的摩擦，于是可得到圓偏心的夾緊特性為：)50. 6(sin2cos2taneDex)51. 6(2cotDep)56. 6(2/)55. 6(/222feDfDe或式中 是偏心距e從水平位置轉(zhuǎn)過的角度。(3)圓偏心夾緊行程圓偏心夾緊行程 圓偏心轉(zhuǎn)過角度,其夾緊行程為： 設(shè)計夾緊行程S時，考慮工件尺寸公差T，裝卸工件必要的間隙C間，夾緊機構(gòu)的變形、磨損等行程儲備量為C貯,則 )59. 6(sin eS)63. 6(貯間CCTS 圓偏心夾緊裝置圓偏心夾緊裝置(4)圓偏心夾緊力計算圓偏心夾緊力計算 圓偏心夾緊實際上是斜楔夾

26、緊的一種變形，假設(shè)一升角為的楔塊，根據(jù)楔塊夾緊力計算式(6.36)，有：)67. 6(tantan21PLQ(5)圓偏心夾緊的傳力系數(shù)圓偏心夾緊的傳力系數(shù) 圓偏心最大升角p8.13,而螺旋升角為24,又因在一般情況下r中，因此圓偏心夾緊的傳力系數(shù)遠小于螺旋夾緊的傳力系數(shù)。 偏心輪的材料，一般可選用20鋼或20Cr鋼，工作表面滲碳淬火至HRC5560，表面粗糙度值Ra為0.8m。)69. 6(tantan21LiP定心夾緊裝置定心夾緊裝置6.3.2.4 定心夾緊裝置定心夾緊裝置 在切削加工中，若工件是以中心線或?qū)ΨQ面為工序基準，為使C定0，可采用一種保證工件準確定心或?qū)χ械难b置，使工件的定位和夾

27、緊過程同時完成，而定位元件與夾緊元件合二為一。這種裝置稱為定心夾緊裝置定心夾緊裝置。 (1)定心夾緊裝置的原理定心夾緊裝置的原理 在定心夾緊裝置中，利用等速移動或均勻的彈性變形，使定位夾緊元件或工件定位基準的尺寸制造誤差均勻分布在工件定位面上，保證工件的中心或?qū)ΨQ位置不變。圖6.49 為圓柱面定位的情況。 圖(a)定位誤差C定O1O2TDTdCmin，使圓柱面中心偏離圓孔中心。 圖(b)是圓柱面在三爪卡盤中定心和夾緊的情況。圓柱面的制造誤差Td在三個爪上的分布是相同的，各為Td/2，使中心O位置不動。 定心夾緊裝置定心夾緊裝置(2)定心夾緊裝置的類型定心夾緊裝置的類型 定心夾緊裝置種類很多，按

28、其工作原理可分為兩大類。 定位夾緊元件等速移動的裝置定位夾緊元件等速移動的裝置。這類裝置中常見的幾種如圖6.50所示。 圖6.50(a) 左右螺旋定心夾緊裝置。圖6.50(b) 斜楔定心夾緊裝置。 此類定心夾緊裝置，由于制造誤差和組成元件間的間隙較大，故定心精度不高，約為0.20.16mm，但夾緊力和夾緊行程較大，所以常用于粗加工和半精加工。 定位夾緊元件均勻彈性變形的裝置定位夾緊元件均勻彈性變形的裝置 當(dāng)定心精度要求較高時，一般都利用這類定心夾緊裝置，其中常見的裝置如圖6.51所示。 圖6.51(a)為用于裝夾工件以外圓柱面為定位基準的彈簧夾頭。圖6.51(b)為蝶型簧片式定心夾緊裝置。圖6

29、.51(c)為液性塑料定心夾緊裝置。這是一種以液性塑料為介質(zhì)傳遞作用力的高精度夾具。圖6.51(d)為鼓膜式定心夾緊裝置。機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟6.4 機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟6.4.1 對機床夾具的基本要求對機床夾具的基本要求 對機床夾具的基本要求可總括為四個方面：對機床夾具的基本要求可總括為四個方面： 穩(wěn)定地保證工件的加工精度； 提高機械加工的勞動生產(chǎn)率； 結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和勞動條件； 應(yīng)能降低工件的制造成本。 考慮上述四方面要求時，應(yīng)在滿足加工要求的前提下，根據(jù)具體情況處理好生產(chǎn)率與勞動條件、生產(chǎn)率與經(jīng)濟性的關(guān)

30、系，解決主要矛盾。 應(yīng)在設(shè)計過程中深入生產(chǎn)實際進行調(diào)查研究，廣泛征求操作者的意見，吸收國內(nèi)外有關(guān)的先進經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上擬出初步設(shè)計方案，經(jīng)過討論，然后定出合理的方案進行具體設(shè)計。機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟6.4.2 夾具設(shè)計的工作步驟夾具設(shè)計的工作步驟6.4.2.1 研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù)研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù) 為明確設(shè)計任務(wù)，首先應(yīng)分析研究工件的結(jié)構(gòu)特點、材料、生產(chǎn)規(guī)模和本工序加工的技術(shù)要求以及前后工序的聯(lián)系；然后了解加工所用設(shè)備、輔助工具中與設(shè)計夾具有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格；了解工具車間的技術(shù)水平等。必要時還要了解同類工件的加工方法和所使用夾具的情況，作為

31、設(shè)計的參考。6.4.2.2 考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案時，主要解決如下問題： 根據(jù)六點定位原理確定工件的定位方式，并設(shè)計相應(yīng)的定位裝置； 確定刀具的引導(dǎo)方法，并設(shè)計引導(dǎo)元件或?qū)Φ堆b置；機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟 確定工件的夾緊方式和設(shè)計夾緊裝置； 確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，如定向鍵，分度裝置等； 考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具體和總體結(jié)構(gòu)。 對夾具的總體結(jié)構(gòu)，最好考慮幾個方案，畫出草圖，經(jīng)過分析比較，從中選取較合理的方案。6.4.2.3繪制夾具總圖繪制夾具總圖 夾具總圖應(yīng)遵循國家標準繪制

32、，圖形大小的比例盡量取1:1，使所繪的夾具總圖有良好的直觀性，如工件過大時可用1:2或1:5的比例，過小時可用2:1的比例?？倛D中的視圖應(yīng)盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和構(gòu)造，表示各種裝置或元件之間的位置關(guān)系等。主視圖應(yīng)取操作者實際工作時的位置，以作為裝配夾具的依據(jù)并供使用時參考。機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟 繪制總圖的順序是：先用雙點劃線繪出工件的輪廓外形，并顯示出加工余量；然后把工件視為透明體，按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導(dǎo)向、夾緊及其它元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體，形成一個夾具整體。6.4.2.4確定并標注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求確定

33、并標注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求 在夾具總圖上應(yīng)標注輪廓尺寸，必要的裝配、檢驗尺寸及其公差，制定主要元件、裝置間的相互位置精度要求等。當(dāng)加工的技術(shù)要求較高時，應(yīng)進行工序精度分析。6.4.2.5繪制夾具零件圖繪制夾具零件圖 夾具中的非標準零件都必須繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸、公差或技術(shù)條件時，應(yīng)注意使其滿足夾具總圖的要求。機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟 在夾具設(shè)計圖紙全部繪制完畢后，設(shè)計工作并不就此結(jié)束。因為所設(shè)計的夾具還有待于實踐的驗證，在試用后有時可能要對原設(shè)計作必要的修改。因此設(shè)計人員應(yīng)關(guān)心夾具的制造和裝配過程，參與鑒定工作，并了解使用過程，以便發(fā)現(xiàn)問題及時加以

34、改進，使之達到正確設(shè)計的要求。只有夾具制造出來了，使用合格后才能算完成設(shè)計任務(wù)。 在實際工作中，上述設(shè)計程序并非一成不變，但設(shè)計程序在一定程度上反映了設(shè)計夾具所要考慮的問題和設(shè)計經(jīng)驗，因此對于缺乏設(shè)計經(jīng)驗的人員來說，遵循一定的方法、步驟進行設(shè)計是有益的。機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟機床夾具的基本要求和設(shè)計步驟本章小結(jié)本章小結(jié) 機床夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、夾具體機床夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、夾具體等部分組成，其中定位與夾緊兩個環(huán)節(jié)是夾具設(shè)計的重點。等部分組成，其中定位與夾緊兩個環(huán)節(jié)是夾具設(shè)計的重點。 定位就是確定工件在夾具中的正確位置，是通過定位元定位就是確定工件在夾具

35、中的正確位置，是通過定位元件實現(xiàn)。工件有完全定位和不完全定位，過定位和欠定位。件實現(xiàn)。工件有完全定位和不完全定位，過定位和欠定位。欠定位是不允許的，過定位有條件地采用。欠定位是不允許的，過定位有條件地采用。 由于基準不重合、定位副制造不準確等原因，定位過程由于基準不重合、定位副制造不準確等原因，定位過程中會產(chǎn)生誤差，定位誤差的計算要根據(jù)具體情況分析計算。中會產(chǎn)生誤差，定位誤差的計算要根據(jù)具體情況分析計算。 夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中保持正確的定位位置的一種手段。夾緊一般在定位步驟之后，保持正確的定位位置的一種手段。夾緊一般在定位

36、步驟之后，有時定位與夾緊是同時進行的，如定心夾緊機構(gòu)。有時定位與夾緊是同時進行的，如定心夾緊機構(gòu)。 機床夾具設(shè)計應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計任務(wù)，遵循夾具設(shè)計的基機床夾具設(shè)計應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計任務(wù)，遵循夾具設(shè)計的基本要求和步驟進行設(shè)計。本要求和步驟進行設(shè)計。謝謝 謝！謝！L1工 件圖 6 . 1 鉆 床 夾 具23145671-快 換 鉆 套 ；2- 導(dǎo) 向 套 ； 3 -鉆 模 板 ；4- 開 口 墊 圈 ；5-螺 母 ；6-定 位 銷 ；7-夾 具 體夾夾 具具 的的 組組 成成圖6.3 物體的六個自由度zxyxzyo圖6.4 工件的六點定位六六 點點 定定 位位 原原 理理oxzyBCAAByzxoAyz

37、xo(a )(b )(c )圖 6 . 5 不 同 加 工 要 求 的 工 件 簡 圖六六 點點 定定 位位 原原 理理yxzABDH(a)(b)圖6.6 軸承蓋的過定位其消除六六 點點 定定 位位 原原 理理工 件 定 位 基 準 面定 位 元 件定 位 方 式 簡 圖定 位 元 件 特 點 限 制 的 自 由 度 平 面支 承 釘支 承 板每 個 支 承 板也 可 設(shè) 計 成兩 個 或 以 上小 支 承 板1、 2、 3限 制Z方 向 的 移 動自 由 度 ， X 、Y方 向 的 旋 轉(zhuǎn)自 由 度4、 5限 制 X方向 移 動 自 由 度和 Z方 向 的 旋轉(zhuǎn) 自 由 度6 限 制 Y方

38、向的 移 動 自 由 度1、 2、 限 制Z方 向 的 移 動自 由 度 ， X 、Y方 向 的 旋 轉(zhuǎn)自 由 度3 限 制 X 方 向移 動 自 由 度 和Z 方 向 的 旋 轉(zhuǎn)自 由 度yzxo456123312定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度外園柱面支承板或支承釘短支承板或支承釘Z方向的移動自由度，Z方向的移動自由度，Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度yzxo兩個支承板或兩個支承釘定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度支承板或支承釘窄V形塊X、Z方向的移動自由度X方向的移動自由度yzxo垂直運動的窄活動V形塊

39、寬V形塊或兩個窄V形塊X、Z方向的移動自由度X、Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度外園柱面定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度 外園柱面定位套短套Y、Z方向的移動自由度，Y、Z方向的移動自由度，Y、Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度yzxo長套定定 位位 元元 件件451、3固定支承2浮動支承1、2、3、4固定支承5浮動支承工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度平面固定支承與浮動支承固定支承與浮動支承1、2限制Z方向的移動自由度，X 、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度3限制X方向移動自由度和Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度1、2、3限制Z方向的移動自由度，X 、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度4 限

40、制X 方向移動自由度和Z 方向的旋轉(zhuǎn)自由度5增強剛性不限制自由度yzxo312312定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度 園孔定位銷（心軸） 短銷（短心軸）X、Y方向的移動自由度X、Y方向的移動自由度，X、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度yzxo 長銷（長心軸）定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度 園孔 錐銷 單錐銷X、Y、Z方向的移動自由度X、Y、Z方向的移動自由度，X、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度yzxo 1-固定銷 2-活動銷12定定 位位 元元 件件X、Y、Z方向的移動自由度X、Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度外園柱面短半圓孔長半圓

41、孔X、Z方向的移動自由度及旋自由度轉(zhuǎn)錐套單錐套 1-固定錐套 2-活動錐套工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度半圓孔X、Z方向的移動自由度X、Y、Z方向的移動自由度yzxo定定 位位 元元 件件 定定 位元件位元件hdHh圖6-8(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)圖6.9 支撐板 定定 位元件位元件(b)(a)(c)(d)(e)圖6.10 幾種常用圓柱型定位銷 定定 位元件位元件(a)(b)圖6.11 錐形定位銷 定定 位元件位元件zx圖6.12 削角銷的應(yīng)用 定定 位元件位元件圖6.13 削角銷的截面形狀bdBb(a)(b) 定定 位元件位元件圖6.14 定位

42、心軸12341-傳動部分；2- 定位部分；3-開口墊圈；4-螺母1:15001:20000.8(a)(b)(b) 定定 位元件位元件DcchH圖6.15 V形塊典型結(jié)構(gòu)25(a)(b)(c)圖6.16 長V形塊定位元件 定定 位元件位元件122112圖6.17 可調(diào)式定位元件1- 支撐釘；2-螺母； 定定 位元件位元件555(a)(b)(c)1 定定 位元件位元件圖6.18 常 見 的 輔 助 支 撐54321AAAA(d)1-手 輪 或 手 柄 ；2-楔 塊 ；3-鋼 球 ；4-半 圓 鍵 ；5-支 撐 ； 定定 位元件位元件(a)(b)(c)(e)(d)圖6.19 浮動式定位支撐緒緒 論論

43、 定定 位元件位元件圖6.19 平面定位時的定位誤差CDEFHA2L -T A1B2L -TTABB11L12L2定定 位位 誤差誤差圖6.21 v形塊定位時的定位誤差 定定 位位 誤差誤差定定 位位 誤差誤差圖6.22 心 軸 定 位 時 的 定 位 誤 差工 件dDT /2T /2Cmin/2T /2T /2Cmin/2(a)(b)DDdd定定 位位 誤差誤差圖6.23 一面兩孔定位情況12xL-TL+TyLLdD定定 位位 誤差誤差圖6.24 第 二 個 圓 柱 銷 直 徑L-TL+To1o2Dooo222D ABDdDLL-TL+T2TdDCmin/2LdLdLDLDLD1122定定

44、位位 誤差誤差L+TLdo1o2d2D2Bbd2C2min/2CFAE DC1min/2圖6.25 削 角 銷 的 寬 度 計 算定定 位位 誤差誤差Lo1o2C1maxC2max圖6.26 孔中心線的轉(zhuǎn)角誤差C2max/2a2axydd1A定定 位位 誤差實例誤差實例AAA-AD0.25D圖6.29 活動錐型定位銷的應(yīng)用定定 位位 誤差實例誤差實例(a)GFQ(b)GFQ(c)GFQ(d)GFQ(e)GFQ(f )GFQ圖6.30 夾緊力、重力及切削力之間的關(guān)系工件的夾緊工件的夾緊GFQQ圖6.31 鉆削時的三個力夾緊力三要素設(shè)計原則夾緊力三要素設(shè)計原則QQFFf止動支承圖6.32 止動支承的設(shè)置夾緊力三要素設(shè)計原則夾緊力三要素設(shè)計原則QQQ圖6.33 薄壁套筒零件的夾緊方法(a)(b)夾緊力三要素設(shè)計原則夾緊力三要素設(shè)計原則QQ1QQQ(a)(c)(b)(d)圖6.34 夾緊力作用點的布置Q1Q1Q1Q1Q1夾緊力三要素設(shè)計原則夾緊力三要素設(shè)計