第三章-工件在夹具中夹紧优秀PPT.ppt

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1、 第三章工件在夹具中的夹紧第三章工件在夹具中的夹紧1.1.夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求工件定位后将其固定，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。（1）动力）动力源源（2）夹紧）夹紧机构机构 夹紧装置的组成夹紧装置的组成中间递力机构中间递力机构夹紧元件夹紧元件1 1）变更作用力的方向；）变更作用力的方向；2 2）变更作用力的大小；）变更作用力的大小；3 3）使夹紧实现自锁。）使夹紧实现自锁。中间递力机构的作用：中间递力机构的作用：设计夹具时应考虑的问题1.夹紧力（三要素：大小、方向、作用点）2.传力方式（手动、气动、液力、电力等）3.夹紧机构（增力、快速、机动

2、等）2.2.对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求1 1）夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位）夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位时所获得的正确位置；时所获得的正确位置；2 2）夹紧力大小应适当，使夹紧作用牢靠，而且能够）夹紧力大小应适当，使夹紧作用牢靠，而且能够自锁。自锁。3 3）夹紧后工件的变形应尽可能小，不能因夹紧变夹紧后工件的变形应尽可能小，不能因夹紧变形而影响加工精度。形而影响加工精度。4 4）夹紧机构的操作要便利、快速、省力、平安。）夹紧机构的操作要便利、快速、省力、平安。3-2 3-2 夹紧力的确定夹紧力的确定必需合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点必需合理

3、确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点 (1)(1)夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 1 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 夹紧力方向对镗孔位置精度的影响夹紧力方向对镗孔位置精度的影响2 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小3 3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小 二、夹紧力的作用点二、夹紧力的作用点1 1）夹紧力应作用在刚度较好部位）夹紧力应作用在刚度较好部位2 2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 形成的支承面内形成的支承面

4、内薄壁件的夹紧薄壁件的夹紧3 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面 三、夹紧力大小的估算三、夹紧力大小的估算加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力等的作用，理论上夹紧力的作用应与上述力(力矩)的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工过程中是变更的，因此夹紧力的大小只能进行粗略的估算。估算的方法如下。1)找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力。2)为了简便，只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。3)依据工件状态，列出力(力矩)的平衡方程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑平安系数。夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧牢

5、靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着亲密的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生平安事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。夹紧力的大小依据切削力、工件重力的大小、方向夹紧力的大小依据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算，并乘以平安系数和相互位置关系具体计算，并乘以平安系数K K，一般精，一般精加工加工K=1.5K=1.52 2，粗加工，粗加工K=2.5K=2.53 3。1.1.依据加工简图，确定对工件夹紧的最不利的瞬时状依据加工简图，确定对工件夹紧的最不利的瞬时状态。钻削

6、力态。钻削力P P使工件压向定位面，有利于工件夹紧，而钻使工件压向定位面，有利于工件夹紧，而钻削扭矩削扭矩M M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利状况。产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利状况。2.2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W由图可知，钻削扭矩由图可知，钻削扭矩M M有使工件产生转动的趋势，这有使工件产生转动的趋势，这须要由夹紧力须要由夹紧力W W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P P和夹紧力和夹紧

7、力W W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩擦阻力矩相平衡，即有平衡式：擦阻力矩相平衡，即有平衡式：M 1-夹紧力在压板与工件接触面间所引起的摩擦阻力矩,NmM 2-由于切削力P和夹紧力W的作用，工件与定位支承面所产生的摩擦阻力矩,Nm因压板为活动件，故因压板为活动件，故M 1M 1的值可忽视不计，即的值可忽视不计，即M 1=0M 1=0夹紧力夹紧力W W和钻削轴向力和钻削轴向力P P是匀整作用在圆环形支承面上，是匀整作用在圆环形支承面上，设设D D和和d d为工件定位基面的内外圆直径，则得单位面积上得为工件定位基面的内外圆直径，则得单位面积上得压力

8、为：压力为：圆环形支承面上所产生得摩擦阻力矩按定积分原理求圆环形支承面上所产生得摩擦阻力矩按定积分原理求得，在支承面上取一圆环微面积得，在支承面上取一圆环微面积积分得：积分得：实际夹紧力为：实际夹紧力为：3-3 3-3 夹紧机构设计夹紧机构设计（1）斜楔夹紧机构）斜楔夹紧机构工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件。以斜楔为探讨对象，夹紧时以斜楔为探讨对象，夹紧时依据静力平衡原理，有依据静力平衡原理，有 Q=F Q=F 2+W tg(2+W tg(+1)1)F2=W tan 2WWNQ2F2F11NQ=Wtan 2+W tg(+1)1=2=，当当 11，可用下式近似计算可

9、用下式近似计算WWN2F2F11N夹紧力夹紧力Q Q去除，斜楔受到去除，斜楔受到F1F1、N N等作用，要能自锁，必需满等作用，要能自锁，必需满足下式足下式 F F 2 2 N N sin(sin(-1)1)一般一般 1=2=57，故当故当 1014时自锁，时自锁，一般取一般取=68 F2=W tan 2W=N cos(-1)W tg2 Wtg(-1)即即 2 (-1)或或 1 24 4）结构简洁，但操作不便利。）结构简洁，但操作不便利。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点：2 2）有增力作用，扩力比）有增力作用，扩力比

10、 i=W/Q，约等于约等于3 3；3 3）夹紧行程小）夹紧行程小,h/s=tan，故，故 h 远小于远小于 s；1 1）能变更夹紧力作用力的方向；）能变更夹紧力作用力的方向；5 5）夹紧效率低）夹紧效率低夹持原则：1.楔块夹紧工件后应能自锁，1+2为自锁条件2.一般钢铁的摩擦系数为0.10.15，取1=2=57，故10143.为了平安牢靠，取=57楔块材料：通常用楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬钢渗碳，淬硬5862HRC（2）螺旋夹紧机构）螺旋夹紧机构螺旋螺旋夹紧装置是从楔装置是从楔块夹紧装置装置转化而来的化而来的,相当于相当于把把楔楔块绕在在圆柱体上柱体上,转动螺旋螺旋时即可即可夹紧工作工作

11、.螺旋夹紧特点：螺旋夹紧特点：1 1）结构简洁，自锁性好，夹紧牢靠；）结构简洁，自锁性好，夹紧牢靠；2 2）扩力比约为）扩力比约为80,80,远比斜楔夹紧力大；远比斜楔夹紧力大；3 3）夹紧行程不受限制；）夹紧行程不受限制；4 4）夹紧动作慢，协助时间长，效率低）夹紧动作慢，协助时间长，效率低（三）夹紧力的计算（三）夹紧力的计算WWNF2F1NQ12接受螺杆夹紧直径为接受螺杆夹紧直径为100mm的工件，现已知切削力的工件，现已知切削力矩矩M3Nm.A、B及及C点处的摩擦系数为点处的摩擦系数为0.18，V形块夹角形块夹角 900。若选取。若选取M12 1.75的螺杆，手柄直径的螺杆，手柄直径d=

12、62mm，施于手柄上的力施于手柄上的力Q=80N,螺杆与螺母间的摩擦系数为螺杆与螺母间的摩擦系数为0.15，试分析此夹紧是否牢靠？试分析此夹紧是否牢靠？三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构工工作作原原理理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件。夹紧特点：结构简洁，制造便利夹紧快速，操作敏捷行程小，增力小，自锁实力差适合夹紧力小、振动小的场合自锁条件：D/e 1420 1 1）圆偏心夹紧原理及其几何特性）圆偏心夹紧原理及其几何特性 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，m、n n处升角为为处

13、升角为为0 00 0，P处升角最大。处升角最大。OC点O 偏心轮工作时的旋转中心，点C为其工作圆面的几何中心，即圆心，以O点为圆形，om 为半径的圆称为圆偏心轮的基圆。OC圆偏心轮实际是斜楔的一种变形，它与平斜楔和螺旋相比，主要特点是其工作表面上各夹紧点的升角不是一个常数，它随转角的变更而发生变更。升角：是工件上受压面与旋转半径的法线行程的夹角。从几何关系可知，它是由转轴中心O点和偏心几何中心C点，分别与夹紧点的连线所形成的夹角。2 2）圆偏心夹紧的自锁条件）圆偏心夹紧的自锁条件 P P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件自锁条件 max

14、1 1 +2 2 tgtgmax tg tg e e/r r ,取取=0.1=0.1 0.15,0.15,1 1-圆偏心轮与工件处的摩擦角。圆偏心轮与工件处的摩擦角。2 2-圆偏心轮与转轴处的摩擦角。圆偏心轮与转轴处的摩擦角。d/ed/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作牢靠性。作牢靠性。得得d/e14d/e142020自锁自锁,在实际应用中，一般多接受在实际应用中，一般多接受f=0.15f=0.15，偏心，偏心率率d/ed/e1414的圆偏心轮作夹紧元件的圆偏心轮作夹紧元件OC圆偏心夹紧机构有效工作区域：圆偏心夹紧机构有效工作区域：3 3）圆偏心夹紧的夹紧

15、力）圆偏心夹紧的夹紧力 QLelM=Q L在此力矩在此力矩M M作用下，作用下，在夹紧点接触处，在夹紧点接触处，有一力有一力Q Q/，产生的，产生的力矩与力矩与M M平衡。平衡。/WWNF2F1NQ/H1H24 4）圆偏心的夹紧机构的适用范围）圆偏心的夹紧机构的适用范围1.1.由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能一般，由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能一般，所以适用于切削负荷不大且无较大振动的场合。所以适用于切削负荷不大且无较大振动的场合。2.2.夹紧行程较小夹紧行程较小3.3.一般需与其它机构连用，很少用于干脆一般需与其它机构连用，很少用于干脆夹紧。夹紧。铰链夹紧机构铰链夹紧机构常用的铰链夹紧机构的三

16、种基本结构：单臂铰链夹紧机构；双臂单作用铰链夹紧机构；双臂双作用铰链夹紧机构。一般由气缸带动铰链臂及压板转动夹紧或松开工件。铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简洁，增力比大，摩擦损失小，但一般不具备自锁性能，常与具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。所以铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。五定心、对中夹紧机构五定心、对中夹紧机构1）螺旋定心夹紧机构）螺旋定心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构弹性夹头：螺母4（左）弹性筒夹2（左移）+向心收缩（锥套3）夹紧。2）弹性夹头）弹性夹头弹性心轴：螺母4锥套3（左）弹性筒夹2外胀夹紧3）弹性心轴）弹性心轴1-加具体2

17、-薄壁套筒 3-液性塑料4-柱塞5-螺钉6-限位螺钉4）液性塑料夹具）液性塑料夹具六联动夹紧机构六联动夹紧机构（一）多点、多向夹紧机构（一）多点、多向夹紧机构（二）多件夹紧机构（二）多件夹紧机构3-4 夹紧动力装置夹紧动力装置可分为：气动、液压、电磁、真空等可分为：气动、液压、电磁、真空等1气动夹紧气动夹紧包括三个部分：第一部分为气源，其次部包括三个部分：第一部分为气源，其次部分为限制部分，第三部分为执行部分。分为限制部分，第三部分为执行部分。2液压夹紧液压夹紧 液液压压夹夹紧紧是是利利用用液液压压油油为为工工作作介介质质来来传传力力的的一一种种装装置置。它它与与气气动动夹夹紧紧比比较较，具具

18、有有夹夹紧紧力力稳稳定定、吸吸取取振振动动实实力力强强等等优优点点，但但结结构构比比较较困困难难、制制造造成成本本高高，因因此此适适用用于于大大量量生生产产。液液压压夹紧的传动系统与一般气压系统类似。夹紧的传动系统与一般气压系统类似。3、气、气-液组合夹紧液组合夹紧气气-液液组组合合夹夹紧紧的的动动力力源源为为压压缩缩空空气气，但但要要运运用用特特殊殊的的增增压压器器，比比气气动动夹夹紧紧装装置置困困难难。它它的的工工作作原原理理如如图图所所示示，压压缩缩空空气气进进入入气气缸缸1的的右右腔腔，推推动动增增压压器器活活塞塞3左左移移，活活塞塞杆杆4随随之之在在增增压压缸缸2内内左左移移。因因活活塞塞杆杆4的的作作用用面面积积小小，使使增增压压缸缸2和和工工作作缸缸5内内的的油油压压得得到增加，并推动工作缸中的活塞到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。上抬，将工件夹紧。0.0870.1