机械制造工艺学》第二版王先奎机械制造工艺学ch63夹紧机构.ppt

第三节第三节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧l对夹紧装置的要求对夹紧装置的要求l夹紧力的确定夹紧力的确定l常用夹紧机构常用夹紧机构l夹紧机构的动力装置夹紧机构的动力装置1.在夹紧过程中能保持工件定位时所获得的正确位置在夹紧过程中能保持工件定位时所获得的正确位置2.夹紧应可靠和适当夹紧应可靠和适当夹紧机构一般要有自锁作用夹紧机构一般要有自锁作用保证在加工过程中不会产生松动或振动保证在加工过程中不会产生松动或振动不允许工件产生不允许工件产生不适当的变形和表面损伤不适当的变形和表面损伤3.夹紧装置应操作方便、省力、安全夹紧装置应操作方便、省力、安全4.夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应批量和生产方式相适应5.结构设计应力求简单、紧凑，并尽可能采用标准化结构设计应力求简单、紧凑，并尽可能采用标准化元件元件一、对夹紧装置的要求一、对夹紧装置的要求三个要素三个要素:大小大小方向方向作用点作用点二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定（一）夹紧力方向的选择（一）夹紧力方向的选择 原则：原则：l）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面。主要夹紧力应垂直指向主要定位面。2）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形方向相一致，以减小工件变形。3）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。指指在在夹夹紧紧力力作作用用方方向向已已定定的的情情况况下下,确确定定夹夹紧紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目元件与工件接触点的位置和接触点的数目l）夹夹紧紧力力作作用用点点应应正正对对支支承承元元件件或或位位于于支支承承元元件件所所形形成成的的支支承承面面内内，以以保保证证工工件件已已获获得得的的定位不变定位不变（二）夹紧力作用点的选择（二）夹紧力作用点的选择2）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。部位，以减小工件的夹紧变形。3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。夹夹紧紧力力方方向向和和作作用用点点位位置置确确定定以以后后，还需合理地确定夹紧力的大小还需合理地确定夹紧力的大小夹夹紧紧力力不不足足，会会使使工工件件在在切切削削过过程程中产生位移并容易引起振动中产生位移并容易引起振动夹夹紧紧力力过过大大又又会会造造成成工工件件或或夹夹具具不不应有的变形或表面损伤应有的变形或表面损伤（三）夹紧力大小的估算（三）夹紧力大小的估算1.分析作用在工件上的各种力分析作用在工件上的各种力2.根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需的最小夹紧力需的最小夹紧力3.最后将此最小夹紧力乘以一适当的安全系最后将此最小夹紧力乘以一适当的安全系数，可得到所需要的夹紧数，可得到所需要的夹紧力。力。估算夹紧力的一般方法估算夹紧力的一般方法由例子可以看出夹紧力的估算是很粗略的由例子可以看出夹紧力的估算是很粗略的因为：因为：切削力大小的估算本身就是很粗略的切削力大小的估算本身就是很粗略的摩擦系数的取值也是近似的摩擦系数的取值也是近似的因此在需要准确地确定夹紧力大小时，通常要采用因此在需要准确地确定夹紧力大小时，通常要采用实验的方法。实验的方法。安全系数通常为安全系数通常为1.52.5。当夹紧力与切削当夹紧力与切削力方向相反时，力方向相反时，k值可取值可取2.53。安全系数三、常用夹紧机构三、常用夹紧机构（一）斜楔夹紧机构（一）斜楔夹紧机构力的计算特点：特点：斜楔夹紧具有结构简单斜楔夹紧具有结构简单增力比大增力比大自锁性能好自锁性能好加紧行程小加紧行程小斜楔的自锁条件为斜楔的自锁条件为自锁条件与特点（二）螺旋夹紧机构（二）螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构结构简单，易于制作螺旋夹紧机构结构简单，易于制作增力比大增力比大自锁性能好自锁性能好是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构螺旋夹紧机构的缺点是动作较慢。为提高其工作螺旋夹紧机构的缺点是动作较慢。为提高其工作效率，常采用一些快换装置。效率，常采用一些快换装置。优缺点：工作原理：工作原理：偏偏心心夹夹紧紧机机构构靠靠偏偏心心轮轮回回转转时时回回转转半半径径变变大大而而产产生生夹夹紧紧作作用用，其其原原理和斜楔工作时斜面高度由小变大而产生的楔紧作用是一样的理和斜楔工作时斜面高度由小变大而产生的楔紧作用是一样的偏心夹紧的优点偏心夹紧的优点结构简单结构简单操作方便操作方便动作迅速动作迅速一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。（三）偏心夹紧机构（三）偏心夹紧机构缺点缺点自锁性能较差自锁性能较差增力比较小增力比较小铰链夹紧机构的铰链夹紧机构的优点是优点是动作迅速，动作迅速，增力比大，并易增力比大，并易于改变力的作用于改变力的作用方向方向；缺点是；缺点是自自锁性能差锁性能差。多用。多用于于机动机动夹紧机构夹紧机构中。中。（四）铰链夹紧机构（四）铰链夹紧机构是是一一种种同同时时实实现现对对工工件件定定心心定定位位和和夹夹紧紧的的夹紧机构夹紧机构在在夹夹紧紧过过程程中中，能能使使工工件件相相对对于于某某一一轴轴线线或某一对称面保持对称性或某一对称面保持对称性1.以等速移动原理工作的定心夹紧机构以等速移动原理工作的定心夹紧机构 2.以以均均匀匀弹弹性性变变形形原原理理工工作作的的定定心心夹夹紧紧机构机构（五）定心夹紧机构（五）定心夹紧机构1.有有时时需需要要对对一一个个工工件件上上的的几几个个点点或或对对多多个工件同时进行夹紧个工件同时进行夹紧2.为为了了减减少少工工件件装装夹夹时时间间，简简化化结结构构，常常常采用各种联动夹紧机构常采用各种联动夹紧机构3.要要求求从从一一处处施施力力，可可同同时时在在几几处处（或或几几个个方方向向上上）对对一一个个或或几几个个工工件件同同时时进进行行夹紧夹紧（六）联动夹紧机构（六）联动夹紧机构双向联动夹紧；双向联动夹紧；平行联动夹紧。平行联动夹紧。串联的形式串联的形式平行式平行式在设计联动夹紧机构时，一般应设计在设计联动夹紧机构时，一般应设计浮动环节浮动环节。以使各夹紧点获得均匀一致的夹紧力以使各夹紧点获得均匀一致的夹紧力夹夹紧紧机机构构的的动动力力装装置置有有气气动动、液液压压、电电磁磁、电电动动、真真空空等等装装置置，其其中中使使用用最最广广的是的是气动与液压动力装置气动与液压动力装置。四、夹紧机构的动力装置四、夹紧机构的动力装置（一）气动夹紧装置（一）气动夹紧装置气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，气动夹紧装置的工作介质是压缩空气，其工作压力通常为其工作压力通常为0.40.6MPa气动传动系统中的气压传动装置是气缸。气动传动系统中的气压传动装置是气缸。常用的气缸有两种形式，即活塞式气缸常用的气缸有两种形式，即活塞式气缸和薄膜式气缸。和薄膜式气缸。液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力优点：优点：1.工工作作压压力力可可达达56.5MPa，传传动动力力大大，可可采用直接夹紧方式，结构尺寸较小。采用直接夹紧方式，结构尺寸较小。2.油油液液不不可可压压缩缩，故故夹夹紧紧刚刚性性大大，工工作作平平稳稳、可靠。可靠。3.噪声小。噪声小。（二）液压夹紧装置（二）液压夹紧装置气气、液液增增压压夹夹紧紧装装置置以以压压缩缩空空气气为为动动力力源源，通通过过压压力力油油来来传传力力和和增增力力。它它集集合合了了气气动动和和液液压压传传动动两两者者的的优优点点，可可获获得得很很大大的的传传动动力力而而结结构构尺尺寸又较小。寸又较小。（三）气、液增压夹紧装置（三）气、液增压夹紧装置