夹紧机构

1机床夹具设计工件的夹紧2机床夹具设计前面所学的主要内容（定位）：工件在夹具中的定位1.零件技术要求分析2.分析必须要限制哪些自由度（理论应限自由度分析）3.定位方案设计（组合定位所限自由度分析）4.定位误差分析这次课的重点：1.夹紧的概念、目的2.夹紧装置的组成和要求3.夹紧力的大小、方向、作用点4.减小夹紧变形的措施3机床夹具设计保证工件定位时确定的正确位置,防止工件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用下产生位移和振动。目的组成（1）力源装置：手动装置气压装置、液压装置气、液增压装置、电动装置、磁力装置、真空装置（2）中间传力机构1）改变作用力的方向；2）改变作用力的大小；3）使夹紧实现自锁。（3）夹紧元件一、夹紧概述4机床夹具设计⑴工件不移动原则；⑵工件不变形原则；⑶工件不振动原则；⑷安全、省力、方便；要求(1)主要在粗加工时考虑，要求(2)、(3)主要在精加工时考虑对夹紧装置的基本要求5机床夹具设计(1)有助于定位稳定，且主要夹紧力应垂直主要定位面；(2)有利于减小夹紧力(3)夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。二、夹紧力的方向和作用点和大小方向作用点(1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内(2)应选在工件刚性较好的部位(3)应尽量靠近加工表面。6机床夹具设计大小(1)计算:根据切削力大小，计算确定,并乘以安全系数K7机床夹具设计大小表4-1安全系数K0~K4的数值(2)经验对比法。一般精加工K=1.5~2，粗加工K=2.5~3。8机床夹具设计表4-3常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式9机床夹具设计10机床夹具设计(1)分散着力点和增加压紧件接触面积。三、减小夹紧变形的方法11机床夹具设计(1)分散着力点和增加压紧件接触面积。12机床夹具设计(2)在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触面上所受的单位压力相等。13机床夹具设计(3)提高工件和夹具元件的装夹刚度。14机床夹具设计15机床夹具设计16机床夹具设计17机床夹具设计典型夹紧机构18机床夹具设计上次课的主要内容：1.夹紧的目的2.夹紧装置的组成和要求3.夹紧力的大小、方向、作用点这次课的重点：1.斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析2.斜楔夹紧机构的特点和结构3.螺旋夹紧机构的特点4.螺旋压板夹紧机构5.偏心夹紧机构19机床夹具设计一、斜楔夹紧机构采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。什么是斜楔夹紧机构如动画。20机床夹具设计一、斜楔夹紧机构21机床夹具设计一、斜楔夹紧机构22机床夹具设计夹紧力的计算∑F（X）=0→Q=F1+RxF1=wtgφ1Rx=wtg(α+φ2)Q=wtgφ1+wtg(α+φ2)设φ1=φ2=φ，α很小时，w--斜楔对工件的夹紧力；α--斜楔升角；Q--加在斜楔上的作用力；Φ1--斜楔与工件间的摩擦角；Φ2--斜楔与夹具体间的摩擦角。12Qwtgtg2Qwtg一、斜楔夹紧机构23机床夹具设计自锁条件F1＞RxF1=wtgφ1Rx=wtg(α-φ2)又α、φ1、φ2很小tgφ1≈φ1tg(α-φ2)≈α-φ2∴φ1＞α-φ2α＜φ1+φ2斜楔自锁条件：斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。为安全可靠，手动时取α=6～8°，机动时(气动、液动)可不考虑自锁,取α=15～30°。一、斜楔夹紧机构24机床夹具设计斜楔受力分析一、斜楔夹紧机构25机床夹具设计斜楔的自锁条件一、斜楔夹紧机构26机床夹具设计斜楔夹紧的特点增力比行程比优缺点与应用①优点：结构简单，易于制造，具有良好的自锁性，并有增力作用。②缺点：是增力比小，夹紧行程小，且动作慢③应用：在机动夹紧机构中应用较广。一、斜楔夹紧机构211()wiQtgtg27机床夹具设计斜楔夹紧的结构图1图2动画1动画2动画3动画4一、斜楔夹紧机构28机床夹具设计二、螺旋夹紧机构慨念特点由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。结构简单、容易制造，而且自锁性好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。29机床夹具设计用螺钉直接夹压工件，其表面易夹伤且在夹紧过程中使工件可能转动。动画1动画2结构单个螺旋夹紧机构二、螺旋夹紧机构30机床夹具设计是在螺钉头部装上图3-28所示的摆动压块。当摆动压块与工件接触后，由于压块与工件间的摩擦力矩大于压块与螺钉间的摩擦力矩，压块不会随螺钉一起转动。图3-28二、螺旋夹紧机构31机床夹具设计如图3-28所示，A型的端面是光滑的，用于夹紧已加工表面；B型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时，可采用图c(GB／T2173—91)所示结构图1—60二、螺旋夹紧机构32机床夹具设计由于螺旋可以看作是绕在圆柱体上的斜楔，因此，螺钉(或螺母)夹紧力的计算与斜楔相似。图1一62是夹紧状态下螺杆的受力情况。图中,为工件对螺杆的摩擦力，分布在整个接触面上，计算时可视为集中在半径为的圆周上。称为当量摩擦半径，它与接触形式有关(见表3一6)。为螺孔对螺杆的摩擦力，也分布在整个接触面上，计算时可视为集中在螺纹中径处。根据力矩平衡条件2F'r'r0d1F二、螺旋夹紧机构33机床夹具设计20'2dFrFLFRXQ2'102tgrtgdLFFQW得式中一一夹紧力(N)；一一作用力(N)；L一一作用力臂(mm)；一一螺纹中径(mm)；一一螺纹升角()；一一螺纹处摩擦角()；一一螺杆端部与工件间的摩擦角()；一一螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)。oooWFQF0d2二、螺旋夹紧机构34机床夹具设计结构螺旋压板夹紧机构它们是利用杠杆原理来实现夹紧作用的，由于这三种夹紧机构的夹紧点、支点和原动力作用点之间的相对位置不同，因此杠杆比各异，夹紧力也不同。动画1动画2动画3动画4二、螺旋夹紧机构35机床夹具设计36机床夹具设计球面垫圈37机床夹具设计钩形压板，其结构紧凑，很适应夹具上安装夹紧机构位置受到限制的场合自调式压板，它能适应工件高度由0-200mm范围内的变化，其结构简单，使用方便。二、螺旋夹紧机构38机床夹具设计结构螺旋快速装卸机构二、螺旋夹紧机构39机床夹具设计结构螺旋快速装卸机构二、螺旋夹紧机构40机床夹具设计41机床夹具设计结构螺旋快速装卸机构动画1动画2动画3动画4动画5二、螺旋夹紧机构42机床夹具设计手柄的选用二、螺旋夹紧机构43机床夹具设计上次课的主要内容：1.斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析2.斜楔夹紧机构的特点和结构3.螺旋夹紧机构的特点4.螺旋压板夹紧机构这次课的重点：1.偏心夹紧机构的特点2.偏心夹紧机构的原理3.联动夹紧机构的结构和设计要点44机床夹具设计三、偏心夹紧机构慨念结构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构图6.33（a)(b)(c)动画1动画2动画3动画445机床夹具设计（１）优点：偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速．（２）缺点：是夹紧力和夹紧行程都较小。（３）应用：一般用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中优缺点和应用三、偏心夹紧机构46机床夹具设计夹紧原理和几何特征三、偏心夹紧机构47机床夹具设计夹紧原理和几何特征三、偏心夹紧机构xxsinsin180e2Dα（）＝（a）偏心轮的楔角（b）偏心轮的位移曲线xx2esin(sin)Dα＝arc48机床夹具设计相当于一个弧形禊，最大夹紧行程2e,各点升角α不是一个常数。最短最长夹紧半径处α=0º，在他们中间，α=αmax。夹紧原理和几何特征三、偏心夹紧机构49机床夹具设计自锁条件三、偏心夹紧机构50机床夹具设计偏心距的确定2112coscoscoscos22DDseee12coscosse三、偏心夹紧机构51机床夹具设计（1）由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能又不是很好，所以只适用于切削负荷不大，又无很大振动的场合。（2）为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，一般用于夹紧行程较小的情况。（3）一般很少直接用于夹紧工作，大多是与其它夹紧机构联合使用。适用范围三、偏心夹紧机构52机床夹具设计四、联动夹紧机构慨念利用一个原始作用力实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构，称为联动夹紧机构。结构图1联动夹紧机构图2联动夹紧机构单件联动夹紧机构多件联动夹紧机构与其它动作联动的夹紧机构53机床夹具设计图3.23单件同向联动夹紧机构⑴单件联动夹紧机构1、单件联动夹紧机构四、联动夹紧机构54机床夹具设计(2)单件对向联动夹紧机构四、联动夹紧机构55机床夹具设计(3)单件互垂力或斜交力联动夹紧机构图3.25互垂力或斜交力联动夹紧机构四、联动夹紧机构56机床夹具设计２、多件联动夹紧机构(1)多件平行联动夹紧机构四、联动夹紧机构57机床夹具设计四、联动夹紧机构58机床夹具设计四、联动夹紧机构59机床夹具设计(2)多件连续夹紧机构四、联动夹紧机构60机床夹具设计(3)对称式多件联动夹紧机构四、联动夹紧机构61机床夹具设计(3)对称式多件联动夹紧机构四、联动夹紧机构62机床夹具设计(4)复合式多件联动夹紧机构四、联动夹紧机构63机床夹具设计四、联动夹紧机构64机床夹具设计四、联动夹紧机构65机床夹具设计3、与其它动作联动的夹紧机构(1)先定位后夹紧的联动机构四、联动夹紧机构66机床夹具设计(2)夹紧与移动压板联动机67机床夹具设计(3)夹紧与辅助支承联动机构68机床夹具设计69机床夹具设计（1）两个夹紧点之间必须有浮动环节（2）限制工件数量（3）联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求结构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠的工作。（4）设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。（5）要保证联动夹紧机构的系统刚度。（6）正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。设计要点四、联动夹紧机构70机床夹具设计上次课的主要内容：1.偏心夹紧机构的原理和特点2.联动夹紧机构的结构和设计要点这次课的重点：1.定心夹紧机构的概念和原理2.定心夹紧机构的结构3.夹紧机构的力源装置71机床夹具设计五、定心夹紧机构慨念（1）当工件被加工面以中心要素(轴线、中心平面等)为工序基准时，为使基准重合以减少定位误差，就须采用定心夹紧机构。（２）定心夹紧机构具有定心(对中)和夹紧两种功能。如卧式车床的三爪自定心卡盘即为最常用的典型实例。72机床夹具设计五、定心夹紧机构结构定心夹紧机构按其定心作用原理有两种类型，（１）一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现定心夹紧．如螺旋式、杠杆式、楔式机构等；（２）另一种利用薄壁弹性元件受力后产生均匀地弹性变形（收缩或扩张），来实现定心夹紧。如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料等。73机床夹具设计(1)螺旋式定心夹紧机构图3.34螺旋式定心夹紧机构1、5－滑座；2、4－V形块钳口；3－调节杆；6－双向螺杆74机床夹具设计(2)杠杆式定心夹紧机构图3.36杠杆作用的定心卡盘1拉杆；2滑套；3钩形杠杆；4轴销；5夹爪75机床夹具设计(3)楔式定心夹紧机构76机床夹具设计图3.37弹性夹头和弹性心轴1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴(4)弹簧筒夹式定心夹紧机构77机床夹具设计图3.38波纹套定心心轴1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈(5)波纹套定心夹紧机构78机床夹具设计图3.39液性塑料定心夹紧机构1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料；4滑柱；5螺钉；6限位螺钉(6)液性塑料定心夹紧机构79机床夹具设计1、气动夹紧装置优点：传送、分配方便，干净；缺点：尺寸较大，有排气噪声，夹紧力小。2、液压夹紧装置优点：装置紧凑，工作平稳，无噪声；缺点：成本高。3、气－液联合夹紧装置（气液增压器）具有气动、液动的优点。4、其它动力夹紧装置真空夹紧（非导磁材料）电磁夹紧其它（重力、惯性力、弹性力等）109六、夹紧机构的动力装置80机床夹具设计一、夹紧概述81机床夹具设计二、夹紧